RU2537149C1 - Method to prevent detonation of flammable gas-air mixture in pipe and device for its implementation - Google Patents
Method to prevent detonation of flammable gas-air mixture in pipe and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537149C1 RU2537149C1 RU2014104834/12A RU2014104834A RU2537149C1 RU 2537149 C1 RU2537149 C1 RU 2537149C1 RU 2014104834/12 A RU2014104834/12 A RU 2014104834/12A RU 2014104834 A RU2014104834 A RU 2014104834A RU 2537149 C1 RU2537149 C1 RU 2537149C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- detonation
- length
- flame
- along
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обеспечения пожаровзрывобезопасности и может использоваться в газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности. И более конкретно, для обеспечения безопасности технологических процессов, протекающих с участием горючих газов. В частности, изобретение может найти применение при работе блоков огневой регенерации гликоля или метанола, в которых образуется горючая воздушно-метановая смесь.The invention relates to the field of fire and explosion safety and can be used in gas, oil, chemical and other industries. And more specifically, to ensure the safety of technological processes taking place with the participation of combustible gases. In particular, the invention may find application in the operation of the units for the fire regeneration of glycol or methanol, in which a combustible air-methane mixture is formed.
В установках регенерации гликолей или метанола [1] используются, как правило, подогреватели (испарители) жидких и газообразных сред, состоящие из горизонтального цилиндрического корпуса, заполненного жидкостью, внутри которого находится система нагрева и испарения, состоящая из жаровой трубы, подключенной к горелочному устройству, дымогарных труб и соединяющей их поворотной камеры. Дымовые газы перемещаются по трубам, которые передают тепло омывающей их жидкости. В конструкции жаротрубных испарителей используются обычно горелки, работающие на газе. Сгорание топлива происходит внутри жаровой трубы. Дымовые газы из жаровой трубы через поворотную камеру поступают в дымогарные трубы, где охлаждаются за счет конвекции. Выход продуктов сгорания из дымогарных труб осуществляется в дымовую коробку, закрытую плоской крышкой.In glycol or methanol regeneration plants [1], as a rule, heaters (evaporators) of liquid and gaseous media are used, consisting of a horizontal cylindrical body filled with liquid, inside which there is a heating and evaporation system consisting of a flame tube connected to the burner device, smoke tubes and a rotary chamber connecting them. Flue gases move through pipes that transfer the heat of the fluid washing them. Gas tube burners are typically used in the design of flame tube evaporators. Combustion occurs inside the flame tube. Flue gases from the flame tube through the rotary chamber enter smoke tubes, where they are cooled by convection. The exit of combustion products from the smoke tubes is carried out in a smoke box, closed with a flat lid.
В случае нарушения правил безопасной эксплуатации горелочных систем или непредвиденного отказа оборудования во время розжига горелок, скопившаяся в трубах горючая газовоздушная смесь воспламеняется, давление резко увеличивается, происходит отрыв и вылет крышки дымовой коробки.In case of violation of the rules for safe operation of the burner systems or an unexpected equipment failure during the ignition of the burners, the combustible gas-air mixture accumulated in the pipes ignites, the pressure increases sharply, and the smoke box lid comes off and escapes.
Это представляет серьезную опасность, так как в результате неисправности огневого оборудования, при его эксплуатации были зафиксированы случаи, приведшие к человеческим жертвам.This poses a serious danger, since as a result of a malfunction of the fire equipment, during its operation, cases were recorded that led to human casualties.
Уровень давлений, возникающих при воспламенении горючей смеси, зависит от способа горения: дефлаграционного (нормального), характеризующегося послойной передачей импульса горения теплопроводностью, или детонационного, характеризующегося адиабатическим сжатием с последующим образованием ударной волны [2]. В последнем случае давление в несколько раз выше и может достигать 1,7 МПа и более.The level of pressure arising from the ignition of a combustible mixture depends on the combustion method: deflagration (normal), characterized by layer-by-layer transmission of the combustion pulse by thermal conductivity, or detonation, characterized by adiabatic compression with subsequent formation of a shock wave [2]. In the latter case, the pressure is several times higher and can reach 1.7 MPa or more.
В качестве предупредительных мер безопасности, на дымовых коробках устанавливают, как правило, взрывные клапаны или разрывные мембраны. Однако в дымогарных трубах возникают детонационные ударные волны, обладающие весьма избыточным давлением, от разрушительной силы которых подобные предохранительные устройства не защищают.As a precautionary measure, explosive valves or bursting discs are usually installed on chimney boxes. However, detonation shock waves arise in smoke tubes, which have a very excessive pressure, from the destructive force of which such safety devices do not protect.
В настоящее время актуальным остается поиск технических решений, которые предусматривают безопасность работы огневого оборудования и направлены на предотвращение возникновения детонации в трубе.Currently, it remains relevant to search for technical solutions that provide for the safety of fire equipment and are aimed at preventing the occurrence of detonation in the pipe.
Известен подогреватель жидких и газообразных сред (патент RU №2300701 от 10.06.2007). Такой подогреватель содержит корпус, заполненный жидким промежуточным теплоносителем, в котором размещен теплообменник, теплогенераторные блоки, в состав каждого из которых входят горелочное устройство, жаровая труба, пучок дымогарных труб и камера поворота, а также выведенная за пределы корпуса дымовая труба, соединенная с пучком дымогарных труб. Кроме того, внутри каждой дымогарной трубы, для интенсификации процесса передачи тепла от дымовых газов, протекающих внутри дымогарных труб, промежуточному теплоносителю, установлены турбулизаторы в виде протяженной пластины, в теле которой выполнен ряд прорезей и лепестков, отогнутых поперек и вертикально пластины.Known heater liquid and gaseous media (patent RU No. 2300701 from 10.06.2007). Such a heater comprises a housing filled with a liquid intermediate coolant, in which a heat exchanger is placed, heat generating units, each of which includes a burner device, a flame tube, a bundle of smoke tubes and a pivot chamber, as well as a chimney outside the body connected to a beam of smoke tubes pipes. In addition, inside each smoke pipe, in order to intensify the process of heat transfer from the flue gases flowing inside the smoke pipes to the intermediate coolant, turbulators are installed in the form of an extended plate, in the body of which there are a number of slots and petals, bent across and vertically of the plate.
Турбулизаторы позволяют увеличить скорость движения продуктов сгорания при одновременной дополнительной их турбулизации, при этом повышается коэффициент теплопередачи от продуктов сгорания промежуточному теплоносителю. Однако проблему предотвращения детонации в трубе при проведении технологического процесса подобное техническое решение не устраняет, что является существенным недостатком.Turbulizers can increase the speed of the combustion products while at the same time additionally turbulizing them, while the heat transfer coefficient from the combustion products to the intermediate coolant increases. However, such a technical solution does not eliminate the problem of preventing detonation in the pipe during the process, which is a significant drawback.
Известны и достаточно детально рассмотрены процесс нормального горения (дефлаграция) газовоздушной смеси в трубе, влияние изменения формы пламени на характер горения, а также переход дефлаграционного горения в детонационное горение с образованием ударных волн [2].The process of normal combustion (deflagration) of a gas-air mixture in a pipe, the effect of a change in the shape of a flame on the nature of combustion, as well as the transition of deflagration combustion to detonation combustion with the formation of shock waves are known and considered in sufficient detail [2].
Дефлаграция может приводить к достаточному ускорению горения вследствие расширения при сгорании и турбулизации сгорающего газа. Расширение газа при нагревании приводит к тому, что вблизи фронта пламени возникает движение газа, даже если первоначально он был неподвижен. Расширение газа в трубах приводит к росту пламени. Если фронт пламени отличается от плоского, то происходит дополнительное увеличение скорости пропорционального отношения поверхности пламени к величине поперечного сечения потока. Искривление поверхности формы пламени является следствием турбулизации сгорающего газа. В трубах пламя имеет тенденцию вытягиваться вдоль оси трубы.Deflagration can lead to a sufficient acceleration of combustion due to expansion during combustion and turbulization of the burning gas. The expansion of the gas during heating leads to the fact that near the flame front there is a movement of gas, even if it was initially stationary. The expansion of gas in the pipes leads to an increase in flame. If the flame front differs from the flat one, then there is an additional increase in the speed of the proportional ratio of the flame surface to the cross section of the flow. The curvature of the surface of the flame shape is a consequence of the turbulization of the burning gas. In pipes, the flame tends to extend along the axis of the pipe.
Известно, что взрывобезопасность технологических процессов обеспечивают с помощью применения в оборудовании различных типов огнепреградителей, роль которых сводится к прерыванию движущегося потока горящего газа за счет охлаждения его до температуры, при которой соседние слои уже не смогут воспламениться. Такое охлаждение происходит вследствие того, что тепло, выделяющееся при горении, воспринимается насадкой огнепреградителя [3, 4]. Предотвращение детонации в трубе, заполненной смесью горючего газа и воздуха, при воспламенении смеси на одном из концов трубы, осуществляется подавлением горения газа до его поступления в трубу. Огнепреградители имеют, как правило, развитую поверхность насадки и большую массу, за счет этого осуществляется охлаждение поступающих в огнепреградитель продуктов горения, что препятствует воспламенению горючей смеси в трубе.It is known that the explosion safety of technological processes is ensured by using various types of fire arresters in equipment, the role of which is to interrupt the moving flow of burning gas by cooling it to a temperature at which neighboring layers can no longer ignite. Such cooling occurs due to the fact that the heat generated during combustion is perceived by the nozzle of the flame arrester [3, 4]. The prevention of detonation in a pipe filled with a mixture of combustible gas and air when the mixture is ignited at one end of the pipe is carried out by suppressing the combustion of gas before it enters the pipe. Fire arresters, as a rule, have a developed nozzle surface and a large mass, due to this, the combustion products entering the fire arrester are cooled, which prevents the ignition of the combustible mixture in the pipe.
Недостатком является то, что диаметр огнепреградителей превышает внутренний диаметр труб, поэтому способ предотвращения детонации неприменим в трубных пучках с небольшим расстоянием между трубами.The disadvantage is that the diameter of the flame arrester exceeds the inner diameter of the pipes, so the method of preventing detonation is not applicable in tube bundles with a small distance between the pipes.
Известно влияние диаметра трубы на длину преддетонационного участка [5]. В том случае, если технологическим процессом допускается горение газа внутри трубы, для предотвращения детонации длину трубы выбирают менее длины преддетонационного участка.The effect of the diameter of the pipe on the length of the pre-knock section is known [5]. In that case, if the technological process allows the combustion of gas inside the pipe, to prevent detonation, the pipe length is chosen less than the length of the pre-knock section.
Это не всегда конструктивно возможно, что является существенным недостатком для данного способа предотвращения детонации.This is not always structurally possible, which is a significant drawback for this method of preventing detonation.
Также, следует отметить, что из уровня другой области техники известна система обеспечения безопасности в объемах с оборудованием, работающим во взрывоопасной газовой среде (патент RU №2262365 от 20.10.2005), которая позволяет исключить возможность образования детонации. Это происходит за счет введения технологических перегородок, которые размещают в объеме таким образом, чтобы расстояние по прямой между любыми двумя точками в оставшемся свободном пространстве объема не превышало длины преддетонационного участка в смеси газовой среды.Also, it should be noted that a system for ensuring safety in volumes with equipment operating in explosive gas atmospheres is known from the level of another technical field (patent RU No. 2262365 of 10.20.2005), which eliminates the possibility of detonation. This is due to the introduction of technological partitions, which are placed in the volume so that the straight line distance between any two points in the remaining free space of the volume does not exceed the length of the pre-detonation section in the gas mixture.
Применение внутри дымогарной трубы сплошной перегородки на длине, меньшей длины преддетонационного участка, неприемлемо, так как фронт горения, дойдя до перегородки, затухнет, но одновременно прервется и технологический процесс, протекающий через трубу. В случае выполнения каких-либо отверстий в такой перегородке, нагретая струя сгоревшего газа воспламенит газы за перегородкой, и дальнейшее горение с возможностью возникновения детонации по длине трубы возобновится.The use of a continuous baffle inside a smokestack pipe at a length shorter than the length of the pre-detonation section is unacceptable, since the combustion front, when it reaches the baffle, will decay, but the process flowing through the pipe will also be interrupted. If any holes are made in such a partition, a heated stream of burnt gas will ignite the gases behind the partition, and further combustion with the possibility of detonation along the length of the pipe will resume.
К вышеизложенному необходимо добавить, что в огневых подогревателях резкое сужение проточной части канала при переходе от поворотной коробки в пучок дымогарных труб способствует сильной турбулизации потока на входе и соответственно стимулированию детонационного горения в этих трубах. Подавление детонационного горения установкой известных типов и конструкций огнепреградителей в таких дымогарных трубах невозможно.It is necessary to add to the above that, in fire heaters, a sharp narrowing of the flow channel part when switching from a rotary box to a bundle of smoke tubes contributes to strong turbulence of the flow at the inlet and, accordingly, stimulation of detonation combustion in these pipes. Suppression of detonation combustion by installing known types and designs of fire arresters in such smoke tubes is impossible.
Перспективным представляется вариант установки в трубах гасителей детонации за счет нарушения фронта ударной волны. Сведений об использовании таких способов и устройств, а также аналогов, содержащих всю совокупность существенных признаков заявляемого изобретения, при проведении информационного поиска не выявлено.It seems promising to install detonation dampers in pipes due to violation of the shock wave front. Information on the use of such methods and devices, as well as analogues, containing the totality of the essential features of the claimed invention, when conducting an information search was not identified.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение является повышение надежности работы оборудования и безопасности проведения технологического процесса, в частности, при эксплуатации огневого оборудования установок регенерации гликоля или метанола, предотвращение возникновения аварийных ситуаций, снижение вероятности травматизма.The technical problem to which the claimed invention is directed is to increase the reliability of the equipment and the safety of the process, in particular, when operating fire equipment of glycol or methanol recovery plants, to prevent emergencies, and to reduce the likelihood of injury.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа предотвращения детонации горючей газовоздушной смеси в трубе, предусматривающего введение по всей длине внутри трубы технологических перегородок, расположенных через определенные расстояния, которые не превышают длину преддетонационного участка. Отличия способа заключаются в том, что осуществляют периодическое сдерживание фронта пламени в центральной зоне трубы, деформируя первоначальный вытянутый по ходу горения фронт пламени в момент, когда скорость пламени в центре трубы больше, чем скорость пламени около стенок трубы, направляют прямолинейно фронт пламени по всему объему через каждую перегородку, распространяя его в приграничные зоны ближе к стенке трубы путем закручивания струй горячего газа под тангенциальным направлением к плоскости, образующей сечения трубы, замедляют фронт движущегося внутри трубы пламени между перегородками, причем длину преддетонационного участка определяют в зависимости от числа калибров трубы, поддерживают непрерывный процесс дефлаграционного горения за каждой перегородкой и по всей длине трубы.The problem is solved using the proposed method for preventing the detonation of a combustible gas-air mixture in a pipe, involving the introduction along the entire length of the pipe of technological partitions located at certain distances that do not exceed the length of the pre-knock section. The differences of the method are that they periodically contain the flame front in the central zone of the pipe, deforming the initial flame front elongated along the combustion path at a time when the flame speed in the center of the pipe is greater than the flame speed near the pipe walls and direct the flame front throughout the volume through each partition, spreading it to the border zones closer to the pipe wall by twisting the jets of hot gas under the tangential direction to the plane forming the pipe section, I slow down t is the front of the flame moving inside the pipe between the partitions, the length of the pre-detonation section being determined depending on the number of pipe calibres, a continuous process of deflagration combustion is maintained behind each partition and along the entire length of the pipe.
Также, задача успешно решается за счет предлагаемого устройства для осуществления способа предотвращения детонации горючей газовоздушной смеси в трубе, установленного, например, в подогревателе жидких и газообразных сред, который включает корпус, заполненный подогреваемой жидкостью или газом, жаровую трубу, подключенную к горелочному устройству и соединенную поворотной камерой с пучком дымогарных труб, и дымовую трубу. Отличительной особенностью является то, что устройство размещено внутри трубы, во внутренней полости которой возможно образование детонационных ударных волн, и выполнено в виде противодетонационной вставки, содержащей стержень с дисками, которые разделены на лепестки-завихрители, при этом концы лепестков-завихрителей отогнуты под углом относительно к перпендикуляру оси трубы, а расстояние между дисками не превышает длину преддетонационного участка, который определен в зависимости от числа калибров трубы.Also, the problem is successfully solved by the proposed device for implementing a method for preventing detonation of a combustible gas-air mixture in a pipe installed, for example, in a heater for liquid and gaseous media, which includes a housing filled with a heated liquid or gas, a heat pipe connected to the burner device and connected a rotary chamber with a bundle of smoke tubes, and a chimney. A distinctive feature is that the device is placed inside the pipe, in the internal cavity of which the formation of detonation shock waves is possible, and is made in the form of an anti-knock insert containing a rod with disks that are divided into swirl petals, while the ends of the swirl petals are bent at an angle relative to to the perpendicular to the axis of the pipe, and the distance between the disks does not exceed the length of the pre-knock section, which is determined depending on the number of pipe calibres.
Технический результат, полученный от изобретения, заключается в обеспечении нормального (дефлаграционного) непрерывного режима горения во всем объеме и по всей длине трубы и устранении возможности образования детонационных ударных волн.The technical result obtained from the invention is to ensure normal (deflagration) continuous combustion in the entire volume and throughout the length of the pipe and eliminating the possibility of the formation of detonation shock waves.
Более подробно изобретение поясняется чертежами, на которых изображено устройство предотвращения детонации, размещенное в трубе, а именно:In more detail, the invention is illustrated by drawings, which depict a device for preventing knocking, placed in the pipe, namely:
Фиг.1 - общий вид фрагмента экспериментальной модели для исследования детонации горючей газовоздушной смеси в трубе;Figure 1 is a General view of a fragment of an experimental model for studying the detonation of a combustible gas-air mixture in a pipe;
Фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, иллюстрирующее вид диска с лепестками-завихрителями;Figure 2 - section aa in figure 1, illustrating a view of a disk with petals-swirlers;
Фиг.3 - вид Б на фиг.2, на котором показано положение диска на стержне с отогнутыми лепестками-завихрителями.Figure 3 - view B in figure 2, which shows the position of the disk on the rod with bent petals-swirls.
Экспериментальная модель для исследования детонации горючей газовоздушной смеси в трубе имитирует реальный подогреватель блока огневой регенерации гликоля или метанола. Внутри трубы 1, подобной дымогарной трубе подогревателя, размещена противодетонационная вставка 2. На стержне этой вставки, для одновременного гашения детонационных ударных волн и обеспечения непрерывного дефлаграционного горения по всей длине трубы, установлены диски 3 с лепестками-завихрителями. Круглая пластина диска разделена на лепестки, концы которых отогнуты под углом относительно к перпендикуляру оси трубы. Для удобства установки в трубу, на конце стержня выполнена ручка-упор 4, предназначенная также как ограничитель местоположения.An experimental model for studying the detonation of a combustible gas-air mixture in a pipe imitates a real heater of the unit for the fire recovery of glycol or methanol. Inside the pipe 1, similar to the smoke tube of the heater, an anti-knock insert 2 is placed. On the core of this insert, to simultaneously extinguish detonation shock waves and ensure continuous deflagration combustion along the entire length of the pipe, disks 3 with swirl blades are installed. The circular plate of the disk is divided into petals, the ends of which are bent at an angle relative to the perpendicular to the axis of the pipe. For ease of installation in the pipe, a stop-handle 4 is made at the end of the rod, which is also intended as a position limiter.
Способ предотвращения детонации горючей газовоздушной смеси в трубе и устройство для его осуществления работают следующим образом.A method of preventing detonation of a combustible gas-air mixture in a pipe and a device for its implementation are as follows.
Воспламенение с одного конца трубы, заполненной горючей смесью газов, приводит к образованию перемещающегося к другому концу трубы фронта дефлаграционного горения. В начале процесса фронт пламени близок по форме к плоскому горению, но по мере движения по длине трубы за счет трения о стенки, центральная часть фронта пламени вытягивается, уменьшается угол его наклона к оси трубы. Происходит постепенное увеличение скорости фронта пламени с возможным переходом дефлаграционного горения в детонационное горение с образованием ударной волны. Детонации предшествует сильное вытягивание по ходу горения первоначального фронта пламени, когда скорость пламени в центре трубы становится много больше, чем около стенок. Для устранения опасности возникновения детонации осуществляют периодическое сдерживание фронта пламени в центральной зоне трубы путем размещения внутри трубы устройства, в виде противодетонационной вставки состоящей из стержня с установленными по его длине с определенным шагом завихрителей потока, выполненных в виде диска с отогнутыми лепестками-завихрителями. Расстояние между дисками с лепестками-завихрителями выбирают меньше длины преддетонационного участка. Длина преддетонационного участка зависит от числа калибров трубы (отношение длины участка трубы к внутреннему диаметру). Установление в трубе стержня с перегородками, выполненными в виде дисков с лепестками-завихрителями, обеспечивает закручивание струй горячего газа под тангенциальным направлением к плоскости, образующей сечения трубы, способствует изменению формы фронта пламени и его распространению в приграничные зоны стенок трубы. Процесс дефлаграционного горения за перегородкой продолжается с малой скоростью и не переходит в детонационное горение.Ignition from one end of the pipe filled with a combustible mixture of gases leads to the formation of a deflagration combustion front moving to the other end of the pipe. At the beginning of the process, the flame front is close in shape to flat burning, but as it moves along the length of the pipe due to friction against the walls, the central part of the flame front stretches, and its angle of inclination to the pipe axis decreases. There is a gradual increase in the speed of the flame front with a possible transition of deflagration combustion to detonation combustion with the formation of a shock wave. Detonation is preceded by a strong extension along the combustion of the initial flame front, when the flame velocity in the center of the pipe becomes much greater than near the walls. To eliminate the risk of detonation, the flame front is periodically contained in the central zone of the pipe by placing a device inside the pipe, in the form of an anti-knock insert consisting of a rod with flow swirls installed along its length with a certain pitch and made in the form of a disk with bent swirl petals. The distance between the disks with the swirl petals is chosen less than the length of the pre-knock section. The length of the pre-knock section depends on the number of pipe calibres (the ratio of the length of the pipe section to the inner diameter). The installation of a rod in the pipe with partitions made in the form of disks with swirl-petals ensures the twisting of hot gas jets under the tangential direction to the plane forming the pipe cross-section, contributes to a change in the shape of the flame front and its propagation in the boundary zones of the pipe walls. The process of deflagration combustion behind the partition continues at a low speed and does not go into detonation combustion.
Способ предотвращения детонации горючей газовоздушной смеси в трубе и реализующее его устройство прошли проверку на специально спроектированной испытательной установке, где имитировался процесс детонационного горения в трубе.The method for preventing detonation of a combustible gas-air mixture in a pipe and the device implementing it were tested on a specially designed test setup, where the process of detonation combustion in a pipe was simulated.
Конструкция испытательной установки состояла из входной камеры - аналога жаровой трубы, детонационной трубы - аналога дымогарной трубы, противодетонационной вставки со съемными гасителями ударных волн, выходной камеры, в которой имитировалось такое же расширение газа, как при входе в дымосборную камеру испарителя, выходной трубы, герметизированной разрывной мембраной, как аналога дымовой трубы в реальном оборудовании.The design of the test setup consisted of an inlet chamber — an analogue of a flame tube, a detonation tube — an analogue of a smoke tube, an anti-knock insert with removable shock absorbers, an outlet chamber in which the same gas expansion was simulated as when entering the smoke chamber of an evaporator, and an outlet pipe sealed bursting disc, as an analogue of the chimney in real equipment.
К выходной камере приваривали штуцер, который выполнял функцию окна взрывного клапана. Применяли также ниппели для ввода горючего газа и вывода избыточного воздуха. К передней крышке входной камеры присоединяли устройство воспламенения горючей смеси. На выходной камере были установлены импульсные датчики давления крешерного типа. В одном из датчиков давление газа создавало усилие на поршень с закаленным конусом, который давил на алюминиевую пластину. Величину давления определяли по диаметру отпечатка конуса на этой пластине.A fitting was used to weld the outlet chamber, which served as the window of the explosive valve. Nipples were also used to inject flammable gas and remove excess air. A device for igniting the combustible mixture was connected to the front cover of the inlet chamber. The output chamber was equipped with pulsed pressure sensors of the crash type. In one of the sensors, the gas pressure created a force on the piston with a hardened cone, which pressed on the aluminum plate. The pressure was determined by the diameter of the imprint of the cone on this plate.
Отрабатывались вставки, состоящие из стержня и пластин, закрепленных на стержне с шагом 0,5 м. В первом варианте вставки использовались пластины в виде полудисков, не приведшие к положительным результатам по устранению явления детонации. Во втором варианте использовали диски с отогнутыми лепестками-завихрителями, применение которых привело к получению положительных результатов.Inserts consisting of a rod and plates fixed to the rod with a step of 0.5 m were tested. In the first version of the insert, plates in the form of half disks were used that did not lead to positive results in eliminating the detonation phenomenon. In the second embodiment, disks with bent swirl petals were used, the use of which led to positive results.
По завершении этих экспериментов осуществлялись дополнительные эксперименты по определению коэффициента аэродинамического сопротивления трубы с гасителями ударных волн. С этой целью в модель подавалась струя воздуха, создаваемая нагнетателем с постоянной мощностью. Во входной и выходной камерах измерялись давления, а на выходе из модели - скорость воздуха.Upon completion of these experiments, additional experiments were carried out to determine the aerodynamic drag coefficient of the pipe with shock absorbers. For this purpose, a stream of air created by a supercharger with constant power was supplied to the model. Pressure was measured in the inlet and outlet chambers, and air velocity was measured at the outlet of the model.
На основании проведенной работы по исследованию детонационных ударных волн было установлено, что в случае заполнения жаровой и дымогарных труб газовоздушной смесью и ее воспламенения возможно образование в дымогарных трубах детонационных волн, которые создают воздействие на крышку дымосборной камеры до 1,7 МПа. Кроме того, использование в испарителе взрывного клапана, установленного на боковой стенке дымосборной камеры, снижает давление на крышку этой камеры до 0,8 МПа, причем это давление не зависит от наличия крышки на входе в жаровую трубу. Именно высокие давления в дымосборной камере объясняют случаи отрыва крышек дымосборных камер в таких ситуациях.Based on the research on detonation shock waves, it was found that in the case of filling of a fire and smoke tubes with a gas-air mixture and its ignition, formation of detonation waves in smoke tubes is possible, which create an effect on the cover of the smoke chamber up to 1.7 MPa. In addition, the use of an explosion valve in the evaporator mounted on the side wall of the chimney chamber reduces the pressure on the lid of this chamber to 0.8 MPa, and this pressure does not depend on the presence of the lid at the entrance to the heat pipe. It is precisely the high pressures in the smoke chamber that explain the tear off of the covers of the smoke chambers in such situations.
Существенного снижения давления в выходной камере испытательной установки (до 0,3 МПа) удалось добиться при установке противодетонационных вставок с использованием завихряющих пластин, имеющих лепестки, концы которых отогнуты под углом относительно к перпендикуляру оси трубы, но при наличии в установке взрывных клапанов. В случае отсутствия взрывных клапанов давление в выходной камере увеличивалось незначительно (до 0,7 МПа).It was possible to achieve a significant decrease in pressure in the outlet chamber of the test setup (up to 0.3 MPa) when installing anti-knock inserts using swirl plates with petals whose ends are bent at an angle relative to the perpendicular to the pipe axis, but with explosive valves in the installation. In the absence of explosive valves, the pressure in the outlet chamber increased slightly (up to 0.7 MPa).
Таким образом, введение в трубу устройства в виде противодетонационной вставки, содержащей диски с отогнутыми лепестками-завихрителями по всей длине трубы через определенные расстояния, не превышающие длины преддетонационного участка, позволяет избежать перехода дефлаграционного горения в детонационное горение независимо от длины трубы и обеспечивает непрерывный режим нормального горения газовоздушной смеси в течение всего технологического процесса.Thus, the introduction into the pipe of a device in the form of an anti-knock insert containing discs with bent swirl petals along the entire length of the pipe over certain distances not exceeding the length of the pre-knock section allows avoiding the transition of deflagration combustion to detonation combustion regardless of the length of the pipe and ensures a continuous normal burning air-gas mixture throughout the entire process.
Более того, необходимо указать, что данное изобретение не ограничивается использованием только в вышеописанной области техники, и может успешно применяться в других отраслях промышленности, в оборудовании и технологических процессах, где возникает необходимость предусмотреть и избежать детонации горючих газовоздушных смесей в трубе.Moreover, it is necessary to indicate that this invention is not limited to use only in the above-described technical field, and can be successfully applied in other industries, equipment and technological processes, where it becomes necessary to foresee and avoid detonation of combustible gas-air mixtures in a pipe.
Использованные источники информацииInformation Sources Used
1. Ланчаков Г.А., Кульков А.Н., Зиберт Г.К. Технологические процессы подготовки природного газа и методы расчета оборудования. М., Недра, 2000, с.31, рис.1.13.1. Lanchakov G.A., Kulkov A.N., Siebert G.K. Technological processes for the preparation of natural gas and methods for calculating equipment. M., Nedra, 2000, p.31, fig. 1.13.
2. Розловский А.И. Основы техники взрывобезопасности при работе с горючими газами и парами. 2-е изд., перераб. М.: Химия, 1980, стр.38-43, 48, 154-155, 172-173, 329-333.2. Rozlovsky A.I. Fundamentals of explosion safety when working with flammable gases and vapors. 2nd ed., Revised. M .: Chemistry, 1980, pp. 38-43, 48, 154-155, 172-173, 329-333.
3. Стаскевич Н.Л., Вигдорчик Д.Я. Справочник по сжиженным углеводородным газам. Л., Недра, 1986, с.176-180.3. Staskevich N.L., Wigdorchik D.Ya. Handbook of liquefied petroleum gases. L., Nedra, 1986, p.176-180.
4. Серпионова Е.Н. Промышленная адсорбция газов и паров. М.: Высшая школа, 1969, с.165.4. Serpionova E.N. Industrial adsorption of gases and vapors. M.: Higher School, 1969, p. 165.
5. Природный газ. Метан. Справочник./ Пирогов С.Ю., Акулов Л.А., Ведерников М.В. и др. СПб: НПО «Профессионал», 2006 г., с.322-323, 652-659.5. Natural gas. Methane. Reference book./ Pirogov S.Yu., Akulov L.A., Vedernikov M.V. and other St. Petersburg: NPO Professional, 2006, p. 322-323, 652-659.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014104834/12A RU2537149C1 (en) | 2014-02-12 | 2014-02-12 | Method to prevent detonation of flammable gas-air mixture in pipe and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014104834/12A RU2537149C1 (en) | 2014-02-12 | 2014-02-12 | Method to prevent detonation of flammable gas-air mixture in pipe and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2537149C1 true RU2537149C1 (en) | 2014-12-27 |
Family
ID=53287589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014104834/12A RU2537149C1 (en) | 2014-02-12 | 2014-02-12 | Method to prevent detonation of flammable gas-air mixture in pipe and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2537149C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024037663A1 (en) * | 2022-11-21 | 2024-02-22 | 常州大学 | Natural gas pipeline, filling method for explosion suppression component, and explosion suppression experiment method |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1606130A1 (en) * | 1988-12-07 | 1990-11-15 | Институт тепло- и массообмена им.А.В.Лыкова | Fire-barrier |
| DE3938394A1 (en) * | 1989-11-18 | 1991-05-23 | Preussag Ag Minimax | Fire extinguishing installation for cold room - has preheated water stored in tank for generating gaseous extinguishant |
| US5845714A (en) * | 1993-07-16 | 1998-12-08 | Sundholm; Goeran | Method and installation for fire extinguishing using a combination of liquid fog and a non-combustible gas |
| GB2325159B (en) * | 1997-05-16 | 2001-02-28 | Ansul Inc | Fire suppression systems |
| RU2283676C1 (en) * | 2005-03-03 | 2006-09-20 | Андрей Леонидович Душкин | Fire-extinguishant flow generation device |
| RU2484866C1 (en) * | 2012-04-10 | 2013-06-20 | Олег Савельевич Кочетов | Mobile fire-extinguishing installation |
-
2014
- 2014-02-12 RU RU2014104834/12A patent/RU2537149C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1606130A1 (en) * | 1988-12-07 | 1990-11-15 | Институт тепло- и массообмена им.А.В.Лыкова | Fire-barrier |
| DE3938394A1 (en) * | 1989-11-18 | 1991-05-23 | Preussag Ag Minimax | Fire extinguishing installation for cold room - has preheated water stored in tank for generating gaseous extinguishant |
| US5845714A (en) * | 1993-07-16 | 1998-12-08 | Sundholm; Goeran | Method and installation for fire extinguishing using a combination of liquid fog and a non-combustible gas |
| GB2325159B (en) * | 1997-05-16 | 2001-02-28 | Ansul Inc | Fire suppression systems |
| RU2283676C1 (en) * | 2005-03-03 | 2006-09-20 | Андрей Леонидович Душкин | Fire-extinguishant flow generation device |
| RU2484866C1 (en) * | 2012-04-10 | 2013-06-20 | Олег Савельевич Кочетов | Mobile fire-extinguishing installation |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024037663A1 (en) * | 2022-11-21 | 2024-02-22 | 常州大学 | Natural gas pipeline, filling method for explosion suppression component, and explosion suppression experiment method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5415233A (en) | Flame arrestor apparatus | |
| KR101490784B1 (en) | A burner system and a method for increasing the efficiency of a heat exchanger | |
| US3748111A (en) | Flame arrestor | |
| Frolov | Fast deflagration-to-detonation transition | |
| JP5112510B2 (en) | Pulse detonation engine operating with air-fuel mixture | |
| RU2537149C1 (en) | Method to prevent detonation of flammable gas-air mixture in pipe and device for its implementation | |
| Wang et al. | Flame quenching by crimped ribbon flame arrestor: A brief review | |
| US2708915A (en) | Crossed duct vertical boiler construction | |
| US2232935A (en) | Fluid heater | |
| US3392711A (en) | Fire tube boiler or water heater | |
| US2419575A (en) | Heater | |
| US2254481A (en) | Furnace | |
| WO2014123441A1 (en) | Device for turbulating and accelerating a flame front | |
| Polandov et al. | Gas explosion in a room with a window and passage to an adjacent room | |
| Kasmani et al. | Influence of static burst pressure and ignition position on duct-vented gas explosions | |
| Makhviladze et al. | Modelling and scaling of fireballs from single-and two-phase hydrocarbon releases | |
| US2751892A (en) | Device for heating a heat transfer medium | |
| RU2429409C1 (en) | Initiation method of detonation in tube with flammable mixture and device for its implementation | |
| CN101799204B (en) | Heat energy circulating system of coating production line | |
| RU186831U1 (en) | FIRE BOILER | |
| RU106123U1 (en) | COMMUNICATION FIRE DISCHARGE | |
| US2894493A (en) | Device for heating a heat transfer medium | |
| Vaagsaether et al. | Simulation of FA and DDT in a channel with repeated obstacles with an under-resolved mesh | |
| RU2641417C1 (en) | Method of producing heat energy in combustion of gas and liquid fuel and device for its implementation | |
| RU149712U1 (en) | FIRE BOILER |