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关于氢气火焰在管道中的“自熄灭的现象”原因分析

5天前浏览130
氢气火焰在一定长度和直径的管道里会发生自熄灭现象,目前有一些主流的观点是;

1.淬熄效应

管道直径影响:当管道直径较小时,火焰与管壁的接触面积增大,导致热量通过管壁快速散失。氢气火焰的厚度较薄,对管壁的散热更敏感。若管径低于临界淬熄直径,火焰无法维持反应温度而熄灭。

关于这个管道直径,我试图找到一个计算氢气淬熄极限直径,但是很遗憾我查阅了很多资料,没有找到相关计算,相关文献中提到的管道直径也是零点几毫米下,试验得出的,如果有小伙伴可以找到相关文献,麻烦告诉我一下。

材料导热性:高导热性管材(如金属)会加速热量散失,进一步促进淬熄。

2. 热量损失累积

   长管散热:火焰在长距离传播中,热量持续损失到环境中。即使管径较大,长管道的累积散热可能导致火焰温度降至可燃极限以下,反应终止。

   热辐射特性:氢气燃烧生成水蒸气,其热辐射能力较弱,主要依赖传导和对流散热,加剧温度下降。

3. 流动与压力动力学

   压力波干扰:燃烧产生的压力波在长管中反射,可能稀释火焰前锋的混合气或改变局部压力,影响燃烧条件。剧烈压力波动甚至可能将火焰拉伸至熄灭。

   湍流与火焰加速:火焰加速可能导致湍流增强,但过高的速度会加剧散热或形成局部贫燃区,导致熄灭。

4. 可燃浓度梯度变化

   扩散与混合:氢气的高扩散性可能导致沿管道长度方向出现浓度梯度。若火焰传播至浓度低于可燃下限(4%)或高于上限(75%)的区域,燃烧无法持续。

5. 自由基链式反应中断

活性基团损耗:氢气燃烧依赖H、O、OH等自由基的链式反应。长管中,自由基可能被管壁吸附或复合,导致反应速率下降,火焰无法自持。

但是小编认为,自熄灭的现象的主要原因是氧气的隔绝,导致火焰无法继续;
小编自己画的图,大家看个示意即可
管道过长后,氧气只能通过管道的另一侧进入,与氢气发生反应,但是由于管道过长,导致氢气在火焰最外侧已经被消耗殆尽,无法内部的氢气发生反应,从而自熄灭。当然呢,氢气燃烧的水附壁在管道上,降低了反应温度,也是一方面,小编认为:过小和过长的管道,导致氧气无法与氢气结合是主要原因。当然小编也认同以上主流的观点,是共同作用下的结果。
那聪明的你是不是想到,我是不是把氢气泄放口的管道假的足够长和足够细就可以避免氢气火灾了?
答案:当然不是啦
加长管道,但是最终的点火源在管口,是无法熄灭火源的;
好啦,今天的分享就到这里,大家有什么看法或意见都可以私信发给我;
关于小伙伴提问:燃烧或者说燃爆过程可以使用理想气体状态方程吗?还是使用真实气体状态方程比较好呢?
小编回复:对于氢气以及其他气体燃烧,气体在接触大气的一瞬间,就可以理解为已经不受压力了,采用理想气体方程计算。
当然,对于爆燃来说,一般还会发生爆轰,等我下次有机会说一下;

来源:气瓶设计的小工程师
燃烧湍流材料试验管道
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-04-10
最近编辑:5天前
气瓶设计的小攻城狮
硕士 从事IV储氢气瓶行业。
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