导航：安全管理网>> 安全论文>> 化工安全论文>>正文

喷雾点火条件对柴油爆燃特性的影响

文档作者：朱英中，解立峰，李斌，张玉磊，韩志伟文档来源：南京理工大学化工学院		点击数：	更新时间： 2022年08月31日
下载地址：点击这里	文件大小： 248.91 KB 共4页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共4页]

本文件共4页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：248.91 KB 共4页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：黄铁矿在维持高放废物处置库近场还原性环…

上一篇：石油化工固体废物的处置与管理

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

辩石油化工安全环保技术 赣
PETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY 201 1年第27卷第4期
喷雾点火条件对柴油爆燃特性的影响
朱英中，解立峰，李 斌，张玉磊，韩志伟
(南京理工大学化工学院，江苏南京210094)
摘 要：在立式激波管中，通过强点火方式，在常温常压下实现柴油云雾的爆燃，利用
升降法测定柴油云雾燃爆的最小点火能，研究了喷雾压力、雾化时间及点火能量对柴油云雾
燃爆性能的影响。结果表明柴油云雾在常温常压下可以直接达到爆燃状态，喷雾压力、雾化
时间及点火能量对柴油云雾的爆燃压力和爆燃速度有显著影响，存在最佳喷雾压力及雾化时
间。
关键词：柴油爆燃喷雾压力 雾化时间 点火能量
液态燃料喷雾点火现象的研究对火灾安全来
说十分必要⋯ 。研究不同喷雾点火条件下燃料燃
爆性能有助于对这类爆炸的发生条件及灾害防治
有更深的认识。激波管是研究液态燃料云雾燃爆
性能的主要工具 J，对于低饱和蒸汽压液态燃
料(如柴油)，由于挥发性很低，形成的是液滴云
雾，所需点火能量与气相云雾有很大区别，因此
喷雾条件及点火能量成为决定其燃爆特性的主要
因素。
目前对喷雾点火的研究主要涉及两方面：
(1)喷雾参数对雾化特性的影响研究 刮；
(2)对静态及动态两相或多项混合物点火过程的
研究 。Q．P．Heng 研究了航空煤油在喷雾压
力0．16～1．2 MPa下的喷雾性能，认为喷雾压力
对喷雾锥角的影响是由于压力增大使得单位时间
内通过喷嘴的燃料流量增加，而不是压力本身的
效应。K．V．L．Rao 71研究了常温常压下Sauter平
均直径为30—100 txm，电容式火花点火条件下煤
油雾滴的点火性能，点火能量为80—200 mJ，得
到了最小点火能与液滴尺寸及进气速率的关系。
S．K．Aggarwal II认为动态两相或多相混合物点火
研究是喷雾点火研究的难点。这是由于强制对流
和浮力对流对点火性能有较大影响。
在大型立式激波管中，利用高压气体驱动
燃料雾化，研究喷雾动态过程中喷雾压力、雾
化时间及点火能量对柴油燃爆压力和速度的影
响。
1 实验
1．1 实验装置及测试系统
实验在立式激波管中进行，整套系统由激
波管本体、喷雾系统、同步控制系统、测试系
统、点火系统等几部分组成，其装置结构如图1
所示。
lO 1 Sh
ock tube；
2．Vacuum pump；
3．Pressure meter：
4．Smokedfoil；
5．Triple valve；
6．Pressure transducer；
7．U2 Shape reservoir
8．Magnet valve；
9．Chamber；
10．Data acquisition system
1 1．Pressure pump；
l2 High pressure tank
1 3．Power control system．
图1 实验装置示意
收稿日期：2011—04—11。
基金项目：国家自然科学基金一中国工程物理研究院
联合基金：NSAF基金项目(10676120)
作者简介：朱英中，男，硕士研究生，研究方向为多
相爆轰理论及应用。
2011年第27卷第4期 龠 朱英中等．啧雾点火条件对柴油爆燃特性的影响 蠢
激波管本体高5．4 m、内径200 mm，上部有
光学观察窗，激波管主管体两侧交错地布置了喷
雾系统，以形成均匀的云雾体系。喷雾系统由空
气压缩机、气室、电磁阀、储液管、喷雾室、喷
头组成。同步控制系统控制电磁阀的开启时间与
点火之间的时间间隔。电磁阀开启后，储存在气
室里的高压气流，通过电磁阀进入喷雾室，使
“u”形储液管中的燃料通过喷嘴成雾喷出。喷头
为空一tk,半球，其表面均布有119个直径为1 mm
的小孔，保证在扇形喷雾范围的分布基本均匀。
多套喷雾系统同时交错喷射，相互填补死角，从
而在管体内形成较均匀的液雾。
测试系统由快速响应压电式传感器(PCB公
司，型号113A)、多通道有源信号调理器(PCB
公司，型号482A)、数据采集装置、自动控制部
分及微机组成。沿激波管轴线方向等间距分布压
力传感器。传感器(3号、4号、5号、6号、7
号)测点距点火端点距离分别为2．8 1TI、3．3 m、
3．8 m、4．3 m、4．8 m。
实验的初始压力为101．3 kPa，初始温度
298．15 K。点火能量为0．16～0．94 MJ／m ，当量
比为0．98。
1．2 实验柴油的成分及物性
实验中使用的是一10号柴油，其闪点为
91℃ ，2O℃密度为0．817 g／em ，其成分分析见
表1。
表1 柴油成分分析
组分 烷烃 一环环烷 二环环烷 三环环烷 其他
含量 53．45％ 2O．67％ l1．65％ 3．47％ 10．76％
2 实验结果与讨论
2．1 喷雾压力的影响
喷雾压力的大小决定了激波管内形成液滴云
雾的均匀性，合适的喷雾压力能够增加燃油的表
面积，提高燃烧效率。通过空气压缩机设定不同
的喷雾压力，在立式激波管中实验测定了不同喷
雾压力下柴油液滴云雾爆燃压力和速度，点火能
量为0．56 MJ／m ，其结果如图2所示。图2中的
P 、D分别为为3号～7号传感器测点间的平均
压力和速度，P 为喷雾压力。图2表明，在实验
测定范围内 为0．2～0．4 MPa时，柴油云雾燃
爆压力随喷雾压力的增加而增大，当0．4 MPa<
P <0．6 MPa，燃爆压力随喷雾压力的增加而减
小。喷雾压力为0．4 MPa，柴油云雾燃爆压力最
大。其原因是由于当喷雾压力较小时，雾化液滴
的水平运动速度过小，在重力作用下迅速沉降。
雾化效果差，使得燃烧无法形成或持续，燃爆压
力较小。当P >0．4 MPa，雾化液滴的水平运动
速度过大，在燃烧未传播到该点之前液滴已运动
至管壁，导致过多燃料被管壁吸附，而不能参
与反应。
图2 柴油云雾燃爆压力随喷雾压力的变化曲线
2．2 雾化时间的影响
雾化时间为激波管内燃料开始喷人到点火装置
启动之间的时间间隔，它表征点火瞬时对应的燃料
液滴云雾的湍流强度，雾化时间的不同会导致在点
火瞬时燃烧室内的湍流强度和燃料液滴云雾浓度的
不同，这些因素直接影响燃料燃爆的压力和速度。
实验测定了不同雾化时间下柴油液滴云雾燃爆传播
过程中各点的压力和速度，其结果如图3所示。图
3中的P D分别为为3号一7号传感器测点间的
平均压力和速度， 为雾化时间。实验结果表明，
Ts=0．2 8时，柴油液滴云雾的燃爆压力达到最大
值。当 <0．2 s时，雾化时间过短，液滴分散时
赣 石油化工安全环保技术 2011年第27卷第4期
间不足，液滴云雾尚在形成之中，使得燃爆压力值
较小。当 >O．2 s时，激波管内液滴云雾在重力
作用下下沉，管内悬浮液滴浓度降低。此时随着雾
化时间的增加，燃爆压力逐渐减小。当 =0．2 s
时，柴油的燃爆速度也达到最大值。因此，在此实
验条件下，柴油液滴云雾的最佳雾化时间为0．2 s。
基
凸
Ts(s)
图3 军用柴油云雾燃爆压力随点火延迟时间的变化曲线
表2为喷雾压力0．4 MPa及雾化时间0．2 s
条件下柴油云雾燃爆参数。从中可以看出，在距
点火端2．8 m～4．3 m处，燃爆压力和速度压力变
化较小，基本维持在280 KPa和531 m／s。此阶段
属于燃烧波稳定传播阶段，在激波管末端由于燃
料浓度较低，压力衰减。表明在本实验条件下，
柴油云雾点火后的状态为爆燃。
蔓
、毛
表2 最佳喷雾状态下柴油燃爆压力 E(MJ／m2)
L／m 2．8 3．3 3．8 4．3 4．8
△ P／KPa 3l8．2 278．3 264．1 263．2 174．3
D／(m ·s ) 545．9 532．2 533 514．8 213．7
注：L：距点火端距离，／Xp：爆燃压力，D爆燃速度
2．3 不同点火能量下柴油的燃爆性能
点火能量对柴油的燃爆性能有较大影响。本
实验研究了不同点火能下柴油的燃爆压力及火焰
状态。其结果如表3和图4。
表3 不同点火能量柴油燃爆压力及现象
E／(MJ·m 1 Pd／KPa 试验现象 试验结论
O．16 52．8 无火焰 未点燃
0．38 174．8 无火焰 未点燃
0．42 192．6 微弱火光 l 界点燃
0．47 2lO．6 较弱火光 点燃
0．56 285．0 明显火光 点燃
0．75 375．4 明显火光 点燃
0．94 497．2 明显火光 点燃
表3中E为平面起爆能，P 为3号～7号传
感器测点之间的平均压力。点燃被定义为在点火
源作用下可燃混合物开始快速的放热反应或观察
图4 军用柴油云雾燃爆压力随点火能量的变化曲线
到火焰⋯ 。因此本实验以爆轰管上部观察窗能否
观看到火焰作为柴油液滴云雾是否被点燃的的评
判标准。利用升降法测得柴油液滴云雾的临界点
火能为0．42 MJ。在实验最大点火能量下，获得
了柴油液滴的燃爆速度为580．5 m／s。不同起爆
能下的火焰照片如图6所示，随着点火能量的增
加，火焰亮度明显加强。
E=0．47M J／】n2 E=0．56MJ／m E 0 75MM I1 E 0 94MJ／1
图6 不同点火能量下柴油燃爆火焰
通过对所测的柴油燃爆压力值进行拟合，得
到拟合函数式：
Pd= 568．53E 一43．401
相关系数为0．9 968。
上式表明，在此实验条件下，柴油云雾的燃爆
豳
2011年第27卷第4期 螽 朱英中等．喷雾点火条件对柴油爆燃特性 响
九江石化油品质量升级改造工程项目环评报告
获国家环保部批复
2011年7月21日，九江石化8 000 kt／a油品质量升级改造项目环评报告获得国家环保部批复，标志着九江石化建
设千万吨级炼化企业正式进入实施阶段。通过改造，九江石化将淘汰落后产能、采用先进工艺，达到增产减污、节能减
排的效果，向江西省及周边地区提供更加清洁的汽、柴油产品。
九江石化8 000 kt／a油品质量升级改造项目是按照国务院出台的《促进中部地区崛起规划》、《石化产业调整和振兴
规划》和《鄱阳湖生态经济区规划》，为应对汽、柴油产品质量不断升级的需要，而对现有装置和设备进行的升级配套
改造。该工程包括新建5 000 kt／a常减压、1 700 kt／a渣油加氢、2 400 kt／a加氢裂化等装置及煤制氢改造，工程将于
2013年底建成。由于采取先进的污水回用工艺，九江石化加工吨油取新水量及排污水量将达到炼化企业先进水平。
九江石化(曾天舒、唐安中供稿)

网友评论 more

化工安全论文最新内容

03-11