管道阻火器的阻火原理

關于阻火器的工作原理,主要有兩種觀點:一是基于傳熱作用;一是基于器壁效應。

傳熱作用

燃燒所需要的必要條件之一就是要達到一定的溫度,即著火點。低于著火點,燃燒就會停止。依照這一原理,只要將燃燒物質的溫度降到其著火點以下,就可以阻止火焰的蔓延。當火焰通過阻火元件的許多細小通道之后將變成若干細小的火焰。設計阻火器內部的阻火元件時,則盡可能擴大細小火焰和通道壁的接觸面積,強化傳熱,使火焰溫度降到著火點以下,從而阻止火焰蔓延。

器壁效應

燃燒與爆炸并不是分子間直接反應,而是受外來能量的激發,分子鍵遭到破壞,產生活化分子,活化分子又分裂為壽命短但卻很活潑的自由基,自由基與其它分子相撞,生成新的產物,同時也產生新的自由基再繼續與其它分子發生反應。當燃燒的可燃氣通過阻火元件的狹窄通道時,自由基與通道壁的碰撞幾率增大,參加反應的自由基減少。當阻火器的通道窄到一定程度時,自由基與通道壁的碰撞占主導地位,由于自由基數量急劇減少,反應不能繼續進行,也即燃燒反應不能通過阻火器繼續傳播。

隨著阻火器通道尺寸的減小, 自由基與反應分子之間碰撞幾率隨之減少, 而自由基與通道壁的碰撞幾率反而增加, 這樣就促使自由基反應減低。當通道尺寸減少到某一數值時, 這種器壁效應就造成了火焰不能繼續傳播的條件, 火焰即被阻止。因此器壁效應是防止火焰的主要機理 [1]  。

    MESG

火焰通過阻火元件的細小通道并在通道內降溫。當火焰被分割小到一定程度時,經通道移走的熱量足以將溫度降到可燃物燃點以下,使火焰熄滅。或由器壁效應解釋,當通道窄到一定程度時,自由基與管道壁的碰撞占主導地位,自由基大量減少,燃燒反應不能繼續進行。因此,把在一定條件下(0. 1 MPa ,20 ℃) 剛好能夠使火焰熄滅的通道尺寸定義為“*大實驗**間隙”(MESG,Maximum Experimental Safe Gap) 。阻火元件的通道尺寸是決定阻火器性能的關鍵因素,不同氣體具有不同的MESG值。因此,在選擇阻火器時, 應根據可燃氣體的組成確定其MESG值。在具體選擇時,又根據MESG值將氣體劃分為幾個等級。國際上經常采用兩類方法。一是美國國內電氣協會(NEC) 的分類法,它根據氣體的MESG值將氣體分為四個等級(A ,B ,C ,D) ;另一類是國際電工協會( IEC) 的方法,它也將氣體分為四個等級( IIC , IIB , IIA 及I) 。

在選用阻火器時,即可在設計規定使用的規范中首先查出所用可燃氣體的等級,然后根據該組氣體對應的MESG 值來選擇相應的阻火元件。

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