泄压式防爆外壳的研究.pdf
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1、6 亘)、，龟，泄压式防爆外 壳的研究 LAW RENCE W SCOTT，上 王五数 j 摘要 美国匹兹堡矿业局研究中心对R e t i m e t(一种不锈铜咆讳材科)用作防爆电器外壳中的阻灭器的性能 进行了调研 测定了 R e t i me t的 4个级别：即(1)4 s Nc 一1 3，(2)4 5 N c 7，(3)8 0 NC-1 3和(4)8 0 NC-7。爆炸混台 物 用动 态流 动系统 配制，在 9 7 的 甲烷一空 气 混 台物 中 对 R e t i me t 的 每 个级 别 进 行连 续 3 o次试 验，由低 压 电弧 引燃。Re t i me t 的 每十 扳l捌
2、都成功 地阻 止 了所 有 甲烷 一空 气 中的火焰 前 锋。为 了确 定一 个安 垒 系数 在 甲烷，氢 气和 生气的各种混合韵 中鹭所有 4 十擐别的 R e t i m e t 进行了连续 3 0 次试验 谖安垒系数确定为 S-T=z V L 式中V z 是 甲艟一氢气一生 气中的火焙前锋进度，V 刚是甲烷一空气中的火焰前锋进度。可以求出 R e t i m e 的每 十级别能 在甲 烷一氢 气一空气中安 垒工作 的展大氢 气浓度如 下：(1)4 5 Nc 一7缎 为 1 0 H 6 3 3 NCH。；(2)4 5 NC-1 3扳为 1 5 H一 一 7 5 CH4 (3)8 0 N C
3、?缓 为 2 0 H z 一 3 1 7 C H (4)8 0 Nc l 3缎为 2 5 H 一 l 5 s CH。引言 阻火器 是一种防止火焰从 一个 位置 向另一 个位置流动的装置，它的主要作 用是 吸收热能。通常称之 为阻火器 的元件要求阻火器组件 至少 能耗 散大量热量，以便熄灭燃烧 面。与固体 材料 相 比，气体通常是一种导热能 力很差 的热导体，固体 表面能把 只与其表面靠近的气体 的大 量热 量排出。熄灭距 离是 指最 大表面空 隙，在此 空隙 中，表 面排热将破坏 自动 传播前锋。因此，阻火 器必须具 有适 当的结 构，适 宜于 将火焰前锋分 断成具有 可熄 灭尺寸 的小火 舌
4、，并将这 些小火 舌熄灭。为了熄灭燃烧 前锋，要求必须熄灭 每个 小火舌。此外，如果炽热气 体通过阻火器 这些 热气体必须进行足够地冷却，以便在阻火器外 不会产生再次 引燃。阻火器通 常或由平行小 通道 或由小通道 曲 径组 成，用来给气流提供极 小的阻力。各种常用 阻火 器被 弯皱 成金属带状物、金属丝 网、压 缩金 属栅格、预打孔板和烧结金属栅板。这些形式中 有些用途 比较 广泛，有些则更具专I 1用途。现 已研 制 出称 之 为 R e t me t的材 料，这 种 材料具有适合用作阻火器 的特性。该 材料是一 种金 属泡沫，可 用具有互连 空穴 的各种 金属和 电气开关(1 9 9 2
5、 1-5)合金制成，具有很 大的空穴容量，且孔 隙尺 寸可 以改变。这样的结构 完全 可以用作防爆 电器外 壳 的阻火器，且 可 以用来降 低 由内部 甲烷 空 气混 合物爆炸而产 生的压 力。进行这项研究所 获 得的 试验结 果，在评 定 Re t i me t可 用 作轻 型泄压式 防爆 电器外壳 的一种阻火器时是非 常 适宜的。如果这种使用证明是成功的 刚会为其 使用确立一些安全 系数 阻火 器材 料 所试 验的 材料是 一种 蜂窝状 天 然物 资 可 描述为一种 由大量 相互 连接 的开 口晶粒组成 的三维骨架 网络 这 种结 构的一个显 著特 征是 金属 网只占总体积的 5 9 5
6、是 空穴在现有 的 机构中，生产 厂 引用的 4个标称 等级 已梭确 定，即：(1)4 5 NC一 7，(2)4 5 NC 一 1 3，(3)8 0 NC一 7 和(4)8 0 NC l 3 4 5 NC一 7 和 8 O Nc 一 7 的 厚度 为7 mm4 5 Nc 一 1 3 和 8 0 Nc 一 1 3的 厚度 为 1 3 mm。为 了确 定 Re t i n e t 的热特性、机械 特性 和物 理特性，已将样 品送 到 材料实验室 进行试 验。4 5 Nc 一 1 3级 的典型 特 性 如 下 热 特 性(1)热嘭胀系数：6 0 6 1 0。i n i n 。F 一45 维普资讯 h
7、ttp:/(2)热 传 导 率：0 1 5 0 B t u h f t。F (3)比热：0 1 5 8 B t u l b。F (4)熔化温度：2，4 0 1。F 机械特性(1)抗拉强度：2，0 5 9 p s i (2)断裂延 伸率(z i n)3 (3)抗压强 度(厚度的 4 0 )：2，7 0 0 p s i(4)抗弯强度：2，6 0 2 p s i (5)悬臂粱式冲击 强度：8 8 2 f t l b i n。物理特性(1)密度：0 2 9 3 1 b i n (2)在 空气的 速度 为 3 5 0 f t mi n时的压 力 降：0 4 4i n 试 验装 置和 试 验程 序 把 由
8、市场上 可买到的防爆外壳构成的试验 容 器(容积约 5 6 6升)连接到 一个 5升 圆形 外 壳上 使 用这种结构 的 目的是 想能获得 1 0 t 1 的容 积 比，已便确 定当 5升小 室中发生 引燃 时，新鲜气体能 否从 5 6 6升小室 中吸回，并第二次 引燃，但是，这种情况没有发生。图 l 试 验容 器简 图，储视 图 试 验容 器 安装 在 两 台 应变 仪压 力传感 器 上，其 输 出用 高 速 图表 仪 连续 记 录 用 Te l e d y n e-Ha s t i n g动 态气体 混合 装 置获 得爆炸 性 甲烷一 空气馄 合物。这些混合气体 在每次试验 前用红外 线分
9、析检验。甲烷一空气 混合物 燃烧 由位 于 5升小 室一端 的低 压电弧 引燃，用 一个 排气 螺纹 管排 泄燃烧 产 生的废物，或在点 火不 成功的情况下将爆 炸混合排泄到 外界环境 中。R e t i me t 阻火器 组 件是用 直径 为 3英 寸的 一4 6 一 一 圆形 材料零 件制造 的，如图 2所示。R e t i me t 的 这些元件 用法兰固定到附在 5升小室一端的 直 径 为 3 5英寸、长 为 5英 寸 的耐热 有机 玻璃 管 上(供视 频观察火焰前锋 用)(见 图 1)。在厚度 需要 增加 的情况 下，组 件应 安装在 三 个 1 2英 寸的 Re t i me t
10、零件上。安装 在 5 6 6升外 壳内一 端的窗孔可用来 在火焰前 锋接 近阻火器 时进 行 外 部 观 察 和 摄象。D 5 毒R，羹寸 图 2阻 失器组件 用 Re t i me t 材 料(外层 边缘 表示 原来 的颜 色、内圆 为氢 气试 验后 的 浅绿 色)在 5升 外 壳 内，用 两 个 间 距 为 6英 寸 的 L s 4 0 o光 电二极管测量火焰速 度 接近火焰 前锋 的光线 用光 电二 极管测定，然后 触发 电子 计数器 和示 波器，消逝 时 间除 传播距 离 即 为火 焰速度的单位。试 验 结果 当 用 9 7 5 甲烷一空气 混合物 时，对 R e t i me r 的
11、 4个级 别 即：(1)4 5 NC-7，(2)4 5 Nc 一 1 3，(3)8 O NC一 7和 8 0 NC-1 3进 行 了 3 0次 连 续试验 对与阻火 器接触 的火 焰前锋 的视觉观 察表明，在火焰 传播方 向的 每种情 况下 阻火器 明显发热约为其厚度的 一半，同时，在爆 炸过程 中观测的低频“峰鸣”噪音时间大 约为 5 s。这 种 噪声在 5 6 6升外壳 中发 生共 鸣 Re t i me t的定 期检查表明：重 量损失很小(几毫克)，虽然颜 色 稍有改变，但是没有 产生明显的 收缩和热 损伤。用 S P S S(社会科学的统 计单元)对 Re t i me t 电 气开
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- 关 键 词：
- 泄压式 防爆 外壳 研究
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