等泄压比条件下连通容器泄爆实验研究*

尤明伟，蒋军成，喻 源，王志荣

(1.南京工业大学城市建设与安全工程学院，江苏 南京 210009;2.福建消防总队，福建 福州 350003)

在化工生产过程中，存有可燃气体的各类容器通过管道相连接，由于静电、操作不当等原因会导致容器中的可燃气体爆炸，产生的火焰可以通过管道在容器中传播。当火焰从一个容器(简称起爆容器)进入管道时，几何结构的改变将导致火焰前沿的加速［1-3］。在喷射火焰和压力预压缩作用下，相邻容器(简称传爆容器)将产生比单容器爆炸更大的压力峰值［4-6］。当前的各种估算安全泄爆面积的经验公式和规范都只适用于单个容器［7］，如果简单采用单容器气体爆炸超压泄放的标准对连通容器进行防爆泄放设计，就有可能失效。因此，开展连通容器泄爆实验，研究连通容器泄爆过程中的火焰传播和容器内压力变化规律，对连通容器泄爆设计具有重要意义。

1 实验装置与方法

实验使用的连通容器结构如图1所示。2个球形容器的内径分别为0.6、0.35 m，体积分别为0.113、0.022 m3，以下均简称为大、小球容器。管道由3段连接组成，可根据需要拆装组成管长为2.45、4.45、6.45 m 的连通容器。

图1 连通容器结构示意图Fig.1 Schematic diagram of the linked spherical vessels

选用工业上常用的甲烷和空气预混气体开展实验，甲烷浓度为10%。点火装置采用高能点火器，点火能量为6 J，点火位置位于容器中心。实验中，通过在泄爆导管口添加圆环孔板改变泄爆面积，泄爆压力为 0.13 MPa。

2 实验结果分析

2.1 单容器泄爆的压力变化

W.Barktnehct［1］认为:无论是密闭爆炸或是泄爆，在相同初始条件下，燃烧物质的爆炸强度都可以用立方根定律来说明，即 dp/d( )tmV1/3=KG，dp/d( )tm为压力最大上升率，KG为混合气体爆炸特征值。……