• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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组合型多孔材料对容器管道系统内甲烷/空气的抑爆效果

邵继伟 庄春吉 王志荣 黄予楠 卢雯婷

赵军, 陈小伟, 金丰年, 徐迎. 非对称质量磨蚀导致正侵彻弹体的弯曲屈服[J]. 爆炸与冲击, 2011, 31(2): 119-126. doi: 10.11883/1001-1455(2011)02-0119-08
引用本文: 邵继伟, 庄春吉, 王志荣, 黄予楠, 卢雯婷. 组合型多孔材料对容器管道系统内甲烷/空气的抑爆效果[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(4): 905-912. doi: 10.11883/bzycj-2017-0064
ZHAO Jun, CHEN Xiao-wei, JIN Feng-nian, XU Ying. Bendingofnormalpenetratingprojectilesinducedbyasymmetricalmassabrasion[J]. Explosion And Shock Waves, 2011, 31(2): 119-126. doi: 10.11883/1001-1455(2011)02-0119-08
Citation: SHAO Jiwei, ZHUANG Chunji, WANG Zhirong, HUANG Yunan, LU Wenting. Explosion suppression effect of CH4/air by combined porous materials in a container piping system[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(4): 905-912. doi: 10.11883/bzycj-2017-0064

组合型多孔材料对容器管道系统内甲烷/空气的抑爆效果

doi: 10.11883/bzycj-2017-0064
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51376088

浙江省大学生科技创新活动项目 2016R424008

宁波工程学院2015年度校级科研项目 2015001

详细信息
    作者简介:

    邵继伟(1997-), 男, 本科生

    通讯作者:

    庄春吉, zhuangcj@nbut.edu.cn

  • 中图分类号: O381;TE687

Explosion suppression effect of CH4/air by combined porous materials in a container piping system

  • 摘要: 为研究多孔材料对可燃气体的抑爆效果,选取了3类6种多孔材料分别组合后进行实验研究。以甲烷/空气预混气体作为研究对象,利用自制薄型铁环将多孔材料固定在密闭容器管道系统内,对比分析了薄型铁环、单层型多孔材料、双层组合型多孔材料和三层组合型多孔材料的抑爆效果。结果表明:薄型铁环增强了气体爆炸强度,铁环后爆炸压力最大;多孔材料抑爆效果明显,双层组合型多孔材料抑爆效果相比单层型多孔材料和三层组合型多孔材料稳定;抑爆效果最佳的组合型多孔材料为Al2O3 10 mm/30 PPI+SiC 20 mm/20 PPI,爆炸压力抑制效果最佳的组合型多孔材料为Al2O3 10 mm/30 PPI+Fe-Ni 10 mm/90 PPI+SiC 20 mm/10 PPI。
  • 图  1  实验装置示意图

    Figure  1.  Schematics of the experimental device

    图  2  多孔材料固定方式

    Figure  2.  Installation of porous materials

    图  3  无多孔材料情况下密闭容器管道系统内爆炸压力随时间的变化

    Figure  3.  Explosion pressure varying with time in closed vessel piping system without porous materials

    图  4  加入单层多孔材料后密闭容器管道系统内爆炸压力随时间的变化

    Figure  4.  Explosion pressure varying with time in closed vessel piping system with single-layer porous materials

    图  5  加入单层多孔材料后位置4、5、6处的最大爆炸压力

    Figure  5.  Maximum explosion pressures at positions 4, 5, 6 with single-layer porous materials

    图  6  加入双层组合型多孔材料后密闭容器管道系统内爆炸压力随时间的变化

    Figure  6.  Explosion pressure varying with time in closed vessel piping system with double-layer combination porous materials

    图  7  加入双层组合型多孔材料后位置4、5、6处的最大爆炸压力

    Figure  7.  Maximum explosion pressures at positions 4, 5, 6 with double-layer combination porous materials

    图  8  加入三层组合型多孔材料后密闭容器管道系统内爆炸压力随时间的变化

    Figure  8.  Explosion pressure varying with time in closed vessel piping system with three-layer combination porous materials

    图  9  加入三层组合型多孔材料后位置4、5、6处的最大爆炸压力

    Figure  9.  Maximum explosion pressures at positions 4, 5, 6 with three-layer combination porous materials

    表  1  多孔材料几何参数

    Table  1.   Geometrical parameters of porous materials

    多孔材料 厚度/mm 孔径/PPI 体积密度/(g·cm-3) 通孔率/%
    Fe-Ni 10 90 0.417 2 ≥98
    10 40 0.269 4 ≥98
    SiC 20 20 0.603 0 80~90
    20 10 0.579 5 80~90
    Al2O3 10 50 0.580 3 80~90
    10 30 0.724 9 80~90
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    表  2  多孔材料抑爆实验方案

    Table  2.   Experimental scheme of porous materials for suppressing explosion

    分组 实验方案
    A (1) None (2) Iron hoop
    B (1) Fe-Ni 10 mm/90 PPI (2) Fe-Ni 10 mm/40 PPI (3) SiC 20 mm/20 PPI
    (4) SiC 20 mm/10 PPI (5) Al2O3 10 mm/50 PPI (6) Al2O3 10 mm/30 PPI
    C (1) Fe-Ni 10 mm/90 PPI+SiC 20 mm/20 PPI     (2) Fe-Ni 10 mm/90 PPI+SiC 20 mm/10 PPI
    (3) Fe-Ni 10 mm/40 PPI+SiC 20 mm/20 PPI     (4) Fe-Ni 10 mm/40 PPI+SiC 20 mm/10 PPI
    (5) Fe-Ni 10 mm/90 PPI+Al2O3 10 mm/50 PPI   (6) Fe-Ni 10 mm/90 PPI+Al2O3 10 mm/30 PPI
    (7) Fe-Ni 10 mm/40 PPI+Al2O3 10 mm/50 PPI   (8) Fe-Ni 10 mm/40 PPI+Al2O3 10 mm/30 PPI
    (9) Al2O3 10 mm/50 PPI+SiC 20 mm/20 PPI     (10) Al2O3 10 mm/30 PPI+SiC 20 mm/20 PPI
    (11) Al2O3 10 mm/50 PPI+SiC 20 mm/10 PPI    (12) Al2O3 10 mm/30 PPI+SiC 20 mm/10 PPI
    D (1) Al2O3 10 mm/50 PPI+Fe-Ni 10 mm/90 PPI+SiC 20 mm/20 PPI
    (2) Al2O3 10 mm/30 PPI+Fe-Ni 10 mm/90 PPI+SiC 20 mm/20 PPI
    (3) Al2O3 10 mm/50 PPI+Fe-Ni 10 mm/90 PPI+SiC 20 mm/10 PPI
    (4) Al2O3 10 mm/30 PPI+Fe-Ni 10 mm/90 PPI+SiC 20 mm/10 PPI
    (5) Al2O3 10 mm/50 PPI+Fe-Ni 10 mm/40 PPI+SiC 20 mm/20 PPI
    (6) Al2O3 10 mm/30 PPI+Fe-Ni 10 mm/40 PPI+SiC 20 mm/20 PPI
    (7) Al2O3 10 mm/50 PPI+Fe-Ni 10 mm/40 PPI+SiC 20 mm/10 PPI
    (8) Al2O3 10 mm/30 PPI+Fe-Ni 10 mm/40 PPI+SiC 20 mm/10 PPI
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    表  3  在无多孔材料的情况下密闭容器管道系统内气体爆炸特征参数

    Table  3.   Characteristic parameters of gas explosion in closed vessel piping system without porous materials

    实验编号 pmax/MPa (dp/dt)max/(MPa·s-1) K/(MPa2·s-1)
    位置4 位置5 位置4 位置5 位置4 位置5
    A-1 0.450 0.476 22.611 19.770 10.175 9.412
    A-2 0.411 0.580 6.318 7.179 2.597 4.164
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    表  4  加入单层型多孔材料后密闭容器管道系统内气体爆炸特征参数

    Table  4.   Characteristic parameters of gas explosion in closed vessel piping system with single-layer porous materials

    实验编号 pmax/MPa (dp/dt)max/(MPa·s-1) K/(MPa2·s-1)
    位置4 位置5 位置4 位置5 位置4 位置5
    B-1 0.383 0.438 2.445 2.855 0.936 1.250
    B-2 0.373 0.430 1.990 2.820 0.742 1.213
    B-3 0.368 0.424 1.945 1.810 0.716 0.767
    B-4 0.413 0.549 5.330 7.260 2.201 3.986
    B-5 0.389 0.449 2.435 2.890 0.947 1.298
    B-6 0.354 0.403 1.835 1.840 0.650 0.742
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    表  5  加入双层组合型多孔材料后密闭容器管道系统内气体爆炸特征参数

    Table  5.   Characteristic parameters of gas explosion in closed vessel piping system with double-layer combination porous materials

    实验编号 pmax/MPa (dp/dt)max/(MPa·s-1) K/(MPa2·s-1)
    位置4 位置5 位置4 位置5 位置4 位置5
    C-1 0.386 0.436 2.685 2.995 1.036 1.306
    C-2 0.360 0.405 3.075 3.160 1.107 1.280
    C-3 0.355 0.394 2.495 2.210 0.886 0.871
    C-4 0.377 0.426 1.925 2.185 0.726 0.931
    C-5 0.362 0.401 2.030 1.825 0.735 0.732
    C-6 0.359 0.409 1.785 1.990 0.641 0.814
    C-7 0.352 0.393 1.500 1.590 0.528 0.625
    C-8 0.353 0.400 2.225 2.630 0.785 1.052
    C-9 0.342 0.382 1.545 1.610 0.631 0.615
    C-10 0.345 0.386 1.460 1.510 0.504 0.583
    C-11 0.377 0.430 2.820 2.870 1.063 1.234
    C-12 0.383 0.446 2.890 3.335 1.107 1.487
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    表  6  加入三层组合型多孔材料后密闭容器管道系统内气体爆炸特征参数

    Table  6.   Characteristic parameters of gas explosion in closed vessel piping system with three-layer combination porous materials

    实验编号 pmax/MPa (dp/dt)max/(MPa·s-1) K/(MPa2·s-1)
    位置4 位置5 位置4 位置5 位置4 位置5
    D-1 0.354 0.397 4.038 2.290 1.429 0.909
    D-2 0.401 0.458 4.340 2.500 1.740 1.145
    D-3 0.348 0.392 3.270 1.950 1.138 0.764
    D-4 0.334 0.376 3.090 1.975 1.032 0.743
    D-5 0.353 0.386 3.720 1.830 1.313 0.706
    D-6 0.400 0.460 3.410 3.285 1.364 1.511
    D-7 0.362 0.411 3.940 2.130 1.426 0.875
    D-8 0.369 0.419 2.295 2.385 0.847 0.999
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  • 收稿日期:  2017-02-24
  • 修回日期:  2017-04-08
  • 刊出日期:  2018-07-25

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