烟草工业厂房抗粉尘爆炸性能及泄爆研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yudsly2002
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近年来,国内工业爆炸事故屡次发生,严重威胁人民生命财产安全。由于工业生产中的违规行为与安全监管不力,粉尘爆炸已经成为工业厂房爆炸事故的最主要成因之一。由于粉尘爆炸具有易发生、长持时、多次爆炸等特性,其对结构造成的破坏通常十分严重,并造成大量生命安全与经济损失。因此,保障工业厂房内粉尘爆炸时的结构安全、减轻爆炸后果具有重要意义。本文以烟草粉尘爆炸为研究对象,通过数值仿真、爆炸试验等方式,对烟草工业厂房内粉尘爆炸性质、爆炸超压流场、火焰传播规律以及烟草工业厂房用抗爆墙体动力响应进行研究,为烟草工业厂房抗爆、泄爆设计提供建议。具体研究内容包括:(1)烟草粉尘爆炸特性试验研究。首先以规范方法制备、筛分不同粒径分组的烟草粉尘样品,以激光粒度仪对各分组粉尘的具体粒径分布进行测定,确定其是否可应用于试验;以20L球形标准粉尘爆炸测试系统对烟草粉尘进行最大爆炸压力试验,对烟草粉尘爆炸性质进行研究,得到其超压-时程曲线,据此建立最大爆炸压力、最大压力上升速率、爆炸指数等爆炸性质相关参数取值,并按照规范方法对烟草粉尘爆炸危险性进行了评估。(2)工业厂房长方体结构粉尘爆炸超压流场分布及火焰传播规律研究。使用FLACS软件,首先建立基本长方体结构模型,对其进行烟草粉尘爆炸下超压流场与火焰传播研究;在此基础上分别进行封闭结构与泄爆结构在不同结构尺寸、不同粉尘浓度、不同点火能、不同点火位置、不同泄爆面积、不同泄爆口布置方式等变量作用下的超压流场与火焰传播规律研究,分析上述变量的影响规律;同时研究泄爆方法对减轻粉尘爆炸危害的可行性,并依此对泄爆口开设方式与开设面积提出设计建议。(3)双面钢筋网加固砌块墙抗爆性能研究。以烟草生产厂房中普遍使用的双面钢筋网加固砌块抗爆墙为研究对象,使用LS-DYNA程序,根据规范确定各材料材性与接触模型,建立墙体有限元模型,研究分离式与整体式建模方法在该墙体建模过程中的适用性;通过对比有无加固层砌块墙模型在不同程度爆炸荷载下的动力响应,观察其破坏形式及破坏程度,研究加固层对抗爆性能的提升作用;根据大量算例绘制了加固墙体基于不同损伤条件的P-I临界曲线,可用以快速评估墙体在爆炸荷载下的损伤程度。
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