李 刚, 张晓宇, 黄庭川, 张洋洋

(东北大学 资源与土木工程学院, 辽宁 沈阳 110819)

随着过程工业的发展,粉尘爆炸事故一直严重威胁着人们的生命与财产安全[1].2014年8月2日,江苏省昆山市中荣金属制品有限公司发生了特别重大粉尘爆炸事故,造成 75 人死亡,185人受伤,事故调查分析确定 1号除尘器发生爆炸之后,爆炸冲击波沿除尘管道向车间加速传播,扬起车间聚集的铝粉尘发生二次爆炸[2].类似的情形在爆炸事故中较为常见,因此,针对爆炸容器和管道连接的结构,研究其粉尘爆炸规律意义深远.

国内外学者主要在实验和数值模拟两个方面对爆炸在管道中的传播规律进行了研究.Zhu等[3]探究了矿井中的转弯对气体爆炸传播特性的影响,发现管道中充满甲烷气体时,随着转弯数量的增加,火焰速度和爆炸压力都在提高.Castellanos等[4]应用FLACS软件模拟一系列粉尘爆炸实验,研究各种防爆标准经验的有效性,发现一些防爆标准低估了增大管道直径对于爆炸压力泄放的影响.Vogl[5]模拟了除尘器发生爆炸后爆炸在直径不同的管道中的传播规律,发现爆炸压力随着管径的减小也相应地降低,并且他认为这是因为管道比表面积的增加导致热损失和阻力的增加.Zhu等[6]研究了气体爆炸在管径为100～500 mm范围内的传播特性,数值模拟结果显示爆炸火焰在管径为200 mm的管道中传播速度最快,并指出管径变化对爆炸压力和火焰传播速度有较大的影响.

对于变径管道中粉尘……