Výbuchové parametry směsí uhlovodíku se vzduchem za nízkých počátečních teplot

Abstract

Hlavním cílem této diplomové práce je stanovení výbuchových parametrů, jmenovitě výbuchového tlaku a rychlosti nárůstu výbuchového tlaku, propanu a metanu se vzduchem v závislosti na třech počátečních parametrech: čase, koncentraci a teplotě nižší než 25 °C. Takto získané výsledky spadají do základního výzkumu fyziky výbuchů nízkých teplot. Komplexní studium základních jevů spojených s procesy výbuchu za nízkých teplot byly studovány ve specifické variantě chlazené výbuchové komory o objemu 0,020 m3. Celkem bylo experimentálně získáno přibližně 70 originálních záznamů tlaku na čase, ze kterých bylo možné nad rámec zadání práce vypočítat deflagrační indexy, laminární rychlosti hoření čela plamene a stanovit dobu od iniciace do maximálního výbuchového tlaku. Dále byly provedeny termodynamické výpočty predikcí adiabatického výbuchového tlaku a adiabatické teploty plamene. Všechny uvedené výsledky byly porovnány s předchozími studiemi současného stavu a provedena jejich diskuze. Prezentovaný výzkum je obousměrně propojen předáváním originálních výsledků do průmyslové sféry pro protivýbuchovou ochranu, ale i s oblastmi charakterizace výbuchu za nestandardních podmínek. Výsledky charakteristik zkoumaného systému jsou obzvláště důležité po stránce hranic současných znalostí a zkušeností s dosahem na tvorbu nových norem.

The main aim of this diploma thesis is to determine the explosion parameters, namely the explosion pressure and the rate of explosion pressure rise, of propane and methane with air mixtures depending on three initial parameters: time, concentration and temperature below 25 °C. The results obtained fall within the framework of basic research of low temperature explosion physics. A comprehensive study of the basic phenomena associated with low temperature explosion processes has been studied in a specific variant of a 0.020 m3 cooled explosion chamber. In total, approximately 70 original pressure records were obtained experimentally, from which it was possible to calculate deflagration indexes, laminar flame velocities of the flame front and determine the time from initiation to maximum explosion pressure beyond the scope of this work. Further, thermodynamic calculations of adiabatic explosion pressures and adiabatic flame temperatures predictions were performed. All the above results were compared with state of the art previous studies and discussed. The presented research is two-way interconnected by passing the original results to the industrial sphere for explosion protection, but also with the areas of explosion characterization under non-standard conditions. The results of the characteristics of the system under investigation are particularly important in terms of the boundaries of current knowledge and experience of reaching new standards.