阻火器设计计算:目前,关于火焰在狭缝中的传播和熄灭的理论研究还相对较少,对于阻火器的设计多依赖于一
般的经验公式或半经验公式。波纹型阻火器所能阻止的最大爆燃火焰传播速度可按公式(1)计算:V=0.38aL/ d2
(1)式中,V为阻火器能够阻止的最大火焰传播速度,a、L和d分别为有效面积比(即阻火层总面积与阻火层空隙
面积之比)、阻火层厚度和阻火单元的当量直径。但(1)式只能应用于爆燃火焰,对爆轰的情况误差较大,因为
爆轰的能量传递方式为冲击波压缩,与爆燃火焰以热传导为主的能量传递方式不同。类似地,对于丙烷一空气
爆燃火焰的实验研究总结可得,阻爆燃型阻火器可以阻止的IIA类介质与空气混合物的最大火焰传播速度可按公
式(2)计算:V=6.833L/h2式中,V为阻火器能够阻止的最大火焰传播速度。L和h分别为阻火层的厚度和阻火单
元的高度,(2)式只在应用于丙烷一空气爆燃火焰时比较准确。美国Groth也在经过实验研究后得到了阻火层厚度
与火焰速度及熄灭直径的关系,即公式(3):L=2VrH2式中,V为火焰传播速度,L和rH分别为阻火层的厚度和熄灭
的水力半径。公式(3)表明了火焰速度和阻火层熄灭水力半径与阻火器所需厚度的关系。在这个厚度下,阻火器能
阻止高速的火焰传播。由(1)(2)(3)式均可看出,燃气火焰速度与阻火器的阻火层厚度成正比,与孔隙直径的平方成
反比。以3寸阻爆燃型阻火器为例进行计算,测试介质为丙烷与空气的混合气,为IIA类介质,根据表1介质的MESG
值>0.9mm。根据国外某厂家的推荐尺寸,正三角形单元的高度取为0.8mm,阻火芯厚度取为40mm,薄片
厚度取0.5mm。经粗略估算,当阻火芯外径为108mm时所有空隙面积之和约等于两端管道截面积,根据结构
要求取阻火芯外径为165mm。根据公式( 1) 计算得到该阻火器的最大阻火速度为380m/s,根据公式(2)计算得
到该阻火器的最大阻火速度为427m/s。由此可以看出该阻火器可以阻止爆燃火焰的通过。