下载

1下载券

加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 波纹型阻火器设计课程设计

波纹型阻火器设计课程设计.doc

波纹型阻火器设计课程设计

我愛妳妳卻愛著他
2017-09-16 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《波纹型阻火器设计课程设计doc》,可适用于综合领域

波纹型阻火器设计课程设计学生姓名:学号:学院:化工与环境学院专业:安全工程题目:波纹型阻火器设计,乙炔空气,年月日目录绪论错误~未定义书签。机械阻火器阻火器的工作原理阻火器的种类阻火器主要应用场所错误~未定义书签。阻火器特点波纹型阻火器(乙炔空气)设计RZGB型波纹型阻火器波纹型阻火器结构阻火器结构设计阻火器性能测试错误~未定义书签。课程设计总结错误~未定义书签。错误~未定义书签。参考文献附图,附图,,级中北大学安全工程专业课程设计绪论爆炸阻隔是一种利用隔爆装置将设备内发生的燃烧或爆炸火焰实施阻隔使之无法通过管道传播到其他设备中去的一种防爆技术措施。隔爆技术措施按作用机制不同分为机械隔爆和化学隔爆两种类型隔爆装置主要有工业阻火器、主动式隔爆装置和被动式隔爆装置等几种类型。工业阻火器又分为机械阻火器、液封阻火器和料封阻火器等类型主要用于阻隔燃烧和爆炸初期火焰蔓延主动式隔爆装置通过传感器探到的爆炸信号实施制动被动式隔爆装置则依靠爆炸波本身引发制动。本次设计产品为波纹型阻火器(乙炔空气)为机械阻火器的一种。阻火器的作用是防止外部火焰窜入存有易燃、易爆物料的设备、管道、容器内或者阻止火焰在设备和管道闻蔓延。乙炔极易发生氧化爆炸当乙炔气体浓度达到爆炸极限遇到点火源便可发生氧化爆炸。乙炔在空气中爆炸浓度范围极大为,(体积)其爆炸危险性远大于氢气。同时乙炔爆炸所需点火能很低约mJ。此外乙炔具有分解爆炸特性其分解过程不需要助燃剂氧气的参与。一旦局部气体过热使少量气体分解而波及剩余气体短时间内气体急剧膨胀并且放出大量热量最终导致爆炸发生。故通过高效、经济的阻火器来阻止乙炔爆炸或进行爆炸阻隔很有必要。机械阻火器阻火器的工作原理关于阻火器的工作原理目前主要有两种观点:一种是基于传热作用一是器壁效应。()传热作用阻火器能够阻止火焰传播并迫使火焰熄灭。燃烧所需要的必要条件之一就是要达到一定的温度即着火点。低于着火点燃烧就会停止。依照这一原理只要将可燃物的温度降到着火点以下使火焰熄灭就可以阻止火焰的蔓延。阻火器是由许多细小的空隙和通道组成。当火焰通过阻火元件的许多细小通道之后将变成若干细小的火焰流由于通道或空隙的传热面积很大火焰通过时立即进行热交换温度降低极快。当火焰温度下降到一定温度时火焰便熄灭。在设计阻火器的内部阻火元件时尽可能扩大细小火焰和通道壁的接触面积强化传热使火焰温度尽快降低到着火点以下达到阻止火焰蔓延的目的。根据英国罗贝尔对阻火器进行实验表明:传热作用对阻火器熄灭火焰不是主要的而是器壁效应起主要作用。()器壁效应根据燃烧与爆炸连锁反应理论认为燃烧与爆炸现象的产生并不是分子直接作用的结果而是受外来能源(热能、辐射能、电能、光能、化学反应能等)的激发分子键受到破坏产生具备反应能的分子(称为活化分子)这些活化分子在发生化学反应时首先分裂出十分活跃而生命短促的自由基。化学反应就是靠这些自由基进行的。自由基与其他分子相撞生成新的产物同时也产生新的自由基再继续与其他分子发生反应。当燃烧的可燃气体通过阻火元件的狭窄通道时自由基与通道壁的碰撞几率增大参加反应的自由基减少。当阻火器的通道窄到一定程度时自由基与反应分子之间的碰撞几率随之减少自由基与通道壁的碰撞几率增大当自由基与通道壁的碰撞占主导地位由于自由基数量急剧减少当化学反应自由基销毁速率大于产生速率时反应不能继续进行当通道尺寸减少到一定程度时这种器壁效应就造成了火焰不能继续传播的条件火焰即被阻止也即燃烧反应不能通过阻火器继续传播。但是在大多数情况下阻火器的传热效应和碰撞效应同时存在。火焰发生淬熄的过程如图所示,爆燃火焰在狭缝中淬熄主要是由于火焰面的化学反应放热与散热条件不匹配引起的。火焰以速度v进入狭缝时,火焰面内靠近狭缝冷壁处作为化学反应活化中心的自由基和自由原子与冷壁相碰撞放出其能量,这相当于反应区的热量流向冷壁边界,从而当火焰面到达一定距离时,在壁面附近产生了熄灭层。随着火焰面的运动,熄灭层厚度不断增大,以至于自由基进入熄灭层内就被复合成分子并放出能量,而仅有少量自由基能穿透熄灭层与冷壁相撞。在后续进程中,火焰在该狭缝内完全淬熄。能使火焰发生淬熄的通道直径称为淬熄直径,用D来表示。火焰在具有淬熄直径D的通道上传播到熄灭之前的那段距离称为淬熄长度,用L来表示。图燃烧火焰淬熄原理模型阻火器的种类()按用途不同分类型:主要用于阻隔可燃物燃烧或爆炸火焰的传播且能承受一定的爆炸压力的隔爆作用。耐烧型:主要用于阻止可燃物燃烧火焰的传播且能承受一端时间的燃烧作用。阻爆轰型:主要用于阻止可燃物从爆燃向爆轰转变火焰的传播且能承受较大爆炸压力的作用。()按阻火器安装位置分类管端阻火器:安装在管子顶端管中阻火器:安装在管子中间。()按阻火器用途分类可分为油罐阻火器、加油站阻火器、车用阻火器、加热炉用阻火器、火炬阻火器、排风导管阻火器、船用阻火器、乙炔阻火器、氢气阻火器等。()按阻火器结构分类可分为金属网型阻火器、波纹型阻火器、平行板型阻火器、多孔板型阻火器、泡沫金属型阻火器、充填型阻火器、水封型阻火器、复合型阻火器和星型旋转阀阻火器等。()按阻火器使用气体介质分类可分为级气体阻火器、A级气体阻火器、B级气体阻火器、C级气体阻火器。阻火器主要应用场所()输送易燃或可燃气体管道()存储石油和石油产品油罐()爆炸危险系统通风管口()加热炉中的可燃气体网管()油气回收系统及内燃机排气系统。阻火器特点()阻火器是用来阻止易燃气体和易燃液体蒸气的火焰蔓延的安全装置。()当爆炸性混合气体或爆炸性液体形成的蒸汽与空气的混合物的火焰经过足够小的断面或狭缝时由于壁面的冷却效应和碰撞效应导致自由基或活性分子的复合消失破坏了化学链式反应的条件因而不能形成连续燃烧薄膜或燃烧通路火焰在其中传播一段距离后便会自动熄灭。()机械阻火器常由大量只允许火焰通过的细小通道或空隙固体材料组成。工业阻火器分为机械阻火器、液封阻火器和料封阻火器等类型主要用于阻隔燃烧和爆炸初期的火灾火焰地蔓延主动式隔爆装置通过传感器探测到的爆炸型号实施致动被动式隔爆装置则依靠爆炸波本身来引发致动。()阻火器的作用是防止外部火焰窜入存有易燃易爆气体的设备、管道内或阻止火焰在设备、管道间蔓延。阻火器是应用火焰通过热导体的狭小孔隙时,由于热量损失而熄灭的原理设计制造。阻火器的阻火层结构有砾石型、金属丝网型或波纹型。波纹型阻火器(乙炔空气)设计RZGB型波纹型阻火器图RZGB型波纹型阻火器图阻火器视图RZGB型波纹型阻火器零部件材料及外形尺寸如表与表:表零部件材料阀体材料碳钢WCB、不锈钢、、阻火芯件材料不锈钢防爆阻火波纹板密封件材料耐油石棉橡胶、四氟PTFE环境温度公称压力(MPa)~防爆级别BS:A、B、C表国标法兰连接外形尺寸:GB、JB安装尺寸(mm)规格DDLHNdDN×DN×DN×DN×DN×DN×DN×波纹型阻火器结构波纹型阻火器主要由阻火器壳体、阻火层两部分组成。阻火器壳体如下图所示:图阻火器壳体结构如图与图所示阻火层芯件核心由两层超薄的不锈钢带制成:一层钢带被压成波型另一层为平面钢带。将两种钢带组成间隔围绕其与圆心轴缠绕而成由无数个断面为三角形的直通流道组成。在芯件内部有一个支架用来增强芯件的结合强度避免芯件在阻燃过程中被介质产生的爆炸压力冲散。图阻火层芯件结构图芯件单元体结构阻火器结构设计()气体熄灭直径使火焰不能继续传播的阻火器最大通道直径称为气体熄灭直径。气体熄灭直径大小取决于气体种类并直接关系到阻火器的阻火效能。在设计阻火器时应根据可燃气体燃烧速度选取熄灭直径一般已丙烷为设计参考这种估算方法对大多数饱和烃和易燃气体适用但不适用燃烧速度更快的易燃气体。另外由于乙炔气体具有许多不同于一般易燃气体的特性不能按饱和烃来处理。常态下几种常见气体的燃烧速率与熄火直径数据如表:表常态下气体燃烧速率及熄火直径数据气体类型标准燃烧速率熄灭直径气体类型标准燃烧速率熄灭直径,,mmmmmmss甲烷空气乙炔空气丙烷空气氢气空气丁烷空气丙烷氧气己烷空气乙炔氧气乙烯空气氢气氧气一般来说阻火层通道或孔隙直径可按气体熄灭直径来选取但由于剥燃火焰速度远快于标准燃烧速度因此在实际设计中阻火层通道或孔隙直径按半气体熄灭直径选取当然也可以通过增加阻火层厚度来提高阻火器效能。阻火层孔隙大小是影响阻火效能的重要因素易燃气体熄灭直径大小直接关系到阻火层的孔隙尺寸。熄灭直径可以通过试验来测定也可通过熄灭间隙来近似估算:()y,EminD,d()d式中:熄灭间隙mm,min最小点火能mJD熄灭直径mm由表可知乙炔最小点火能为mJ。表典型气体空气混合物最小点火能名称最小点火能名称最小点火能(mJ)(mJ)二硫化碳丁烷乙炔乙烷氢丙烷乙醚甲烷苯丙烯戊烷dE,=×mm=mmminD,,,,,d=×mm=mm实验表明对于波纹型和金属型阻火器和阻火层其波纹高度和孔网直径一般不超过熄灭直径一半即:D()m,h式中波纹(形状为等腰或等边三角形)高度或网孔直径mm。hm,mm由式可得()火焰传播速度一端开口的管道内点火方式可以分为靠近开口端点火、靠近闭口端点火或靠近阻火器点火三种情形。无论何种点火方式阻火器内火焰传播速度均取决于可燃气体的性质和点火与阻火器之间的距离(即点火距离)。由表可以看出在相同点火距离下不同性质气体火焰传播速度并不相同同一种气体火焰传播速度随点火距离的增大而迅速提高当点火距离达到m时火焰传播速度已达到爆轰速度(ms)。因此为降低火焰传播速度应尽可能缩短点火距离。一般来说点火距离不超过m,在某种特殊情况下需超过m时管道和阻火器应能承受MPa以上压力并设有泄爆孔。火焰传播速度与点火距离关系如表:表火焰传播速度与点火距离关系由表取乙炔空气火焰传播速度ms。()阻火层厚度对于波纹型阻火器其阻火层厚度可按以下经验公式进行估算:vdmmy(),a式中:阻火器能阻止火焰传播的最大速度ms,ma有效面积比即阻火层实际面积与阻火层空隙面积之比y阻火层厚度cmd阻火层孔眼直径cm。m式用于三角形孔眼的波纹型阻火层表示水力直径并可按下式进行计算:Strd,mPtr()cmSP式中、分别为三角形孔眼的面积及周长cm。trtr本次设计阻火层波纹为等边三角形其边长:hhmml,,:coshmp,l,hs,lh,于是有trmtrmdm,hm,,mm并且y,,cm取a=代入公式得适当增加阻火层厚度可以提高阻火效能故取y=mm。计算结果满足以下要求:dma)不得超过熄灭直径的b)y值对波纹型阻火层厚度至少为mm。()壳体尺寸a)选材阻火器必须满足耐腐蚀、耐高温、高强度等要求。其壳体可采用铸铁、铸铝、铸钢等材料来制造在阻火器内部或其他设备组装时不得使用动物皮革或植物纤维垫片。由表可知铸钢ZG满足要求。表常用材料力学性能材料名称牌号(MPa)δ,s,(MPa)b低碳钢Q合金结构钢Cr铸钢ZG灰铸铁HT铝合金Ab)壳体厚度对于脆形材料制成的阻火器壳体其厚度可按下式计算:pDBS,C(),L,P式中S阻火器壳体厚度cmBD壳体中腔最大内径cmδ材料允许拉应力MPaLC附加裕量mP设计压力一般可取公称压力MPa。设计材料选用铸钢(型号ZG)安全等级暂定为。则,b=,MPa,L查阅资料知阻火器公称压力一般为,MPa此处取p=MPa。则SB,,cm,取壳体厚度为cm。c)壳体尺寸阻火器的壳体尺寸会直接影响流体的阻力的大小波纹阻火器壳体参考尺寸见下表:表阻火器壳体参考尺寸管道公称直径mm壳体直径mm壳体总长度mm阻火器壳体直径D应该比与其配合使用,L的管道公称直径d大四倍,阻火层距离阻火器壳体前后端的长度分别为:(,,,L)D、(,)D。根据设计要求管道公称直径d为mm壳体直径D为mm壳体总长mm以及阻火层厚度为mm。可设计阻火层距离阻火器壳体前后端的长度分别为:,LD=mm,,LD=mm,,,阻火器壳体外形尺寸及阻火器侧视图见附图和附图。阻火器性能测试在阻火器使用之前必须经过阻爆和耐烧性能测试。阻爆试验是指在一定距离内将试验装置内的可燃气体点燃使火焰或火花通过阻火器时被熄灭的一种试验。耐烧试验则是指在无回燃条件下使可燃气体燃烧火焰持续通过阻火层时阻火层能够承受一定时间内的火焰燃烧而不被烧坏的一种试验。此外一个性能优良的阻火器除了具有良好的阻火和耐烧性能还要有尽可能小的流阻。阻火器压降的大小取决于其结构形式及气流速度不同阻火器的压降一般需要通过试验来测定也可以利用经验公式进行估算。课程设计心得课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节。这次课程设计虽然时间很短但我还是学到了不少东西对软件的设计过程和方法有了更深入的了解培养了我们的团队精神锻炼了我们的沟通和表达能力。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的只有理论知识是远远不够的只有把所学的理论知识与实践相结合起来才能真正为社会服务从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。虽然我的这个设计做的还有很多不足之处但是在设计过程中所学到的东西对我来说是这次课程设计的最大收获和财富。通过这次的课程设计对阻火器的设计有了初步的了解同时对课程设计的相关知识也有了了解提高了理论知识和实践的结合能力。阻火器的应用可以增加生产活动安全性随着阻隔防爆的技术的发展阻火器也不断的更新换代但是它的目的和功能一直是为了生产活动的安全。新材料和新工艺应该是提高阻火器性能的主要途径。这次课程设计不仅加深了对阻火器的了解让我对防火防爆这门课程有了更深的认识也提高了动手能力和发散思维的能力使得对未来的学习更有帮助。由于本人的学习知识有限设计过程中的疏漏和错误肯定在所难免恳请老师批评指正。参考文献王犇,曹居正乙炔燃爆特性研究J安全与环境学报,胡双启,张景林燃烧与爆炸M北京:兵器工业出版社,王凤英,刘天生防火防爆技术M北京:兵器工业出版社,吴宗泽,罗圣国机械设计课程设计手册M北京:高等教育出版社,徐鹏简明工程力学M北京:电子工业出版社,

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

文档小程序码

使用微信“扫一扫”扫码寻找文档

1

打开微信

2

扫描小程序码

3

发布寻找信息

4

等待寻找结果

我知道了
评分:

/15

波纹型阻火器设计课程设计

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利