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二氧化碳“气爆”能不能使用?“爆破力”有多
发布时间:2020-08-03 16:26 长春市润泰气体有限公司

今天我们一起了解一下长春二氧化碳爆炸的爆破力,接下来我们就一起了解一下吧!


长春二氧化碳
 

自2015年天津大爆炸和新疆的暴恐发生,国内对易燃易爆的化学物品开始严格管控,特别是2017年环保部和安监部的铁腕政策,令国内的传统的爆破行业受到重创,矿主审批炸药困难,这刺激新型的爆破技术——二氧化碳液气相变裂岩技术的使用。二氧化碳液气相变裂岩器(二氧化碳膨胀器、二氧化碳致裂器、二氧化碳爆破、气体爆破),开始在矿山开采,城建市政等领域普遍使用,市场的大量需求和行业的快速发展,由于没有相应的行业标准和规定政策,暴利和市场的大量需求,滋生许多生产厂商,其中很多是小作坊式的无资质的加工,使得一些三无、不良产品出现在市面,甚至一些厂商打着二氧化碳的幌子使用改良版的炸药,有一次性裂岩管、纸管、空气爆破等三无产品,在客户实际使用过程中,发生许多的安全事故。使相对安全的爆破技术,将也面临谈“二氧化碳气爆”色变的境地。

 

2017年,在爆破行业汪院士的牵头主持下,全国二氧化碳裂岩器相关厂商在贵阳召开相关会议,讨论二氧化碳的设备的规范化,让我们期待2018年二氧化碳设备行业规范文件早日出台,这样既可使行业规范持续发展,又可造福使用者。二氧化碳液气相变裂岩设备怎么选用?

 

现市场上的二氧化碳致裂设备种类、规格型号繁多,使用者不甚了解,如何判断选用合适的设备,可从如下几个方面考虑:

 

二氧化碳裂岩设备的爆破力主要由裂岩管内充装的液态质量、初始加载压力、发热管提供的热量以及释能片的压力阈值(剪切强度)有关的性质解析是空气中常见的化合物,常温下是一种无色、无味、五毒和不助燃的气体。能以固、液、气3相存在,液态是无色、无味透明液体,在20℃时,将加压到5.6mpa(密度为0.770kg/㎡)即可变成无色液体,通常压缩贮存于钢瓶中。液态在受高温激发后,在极短的时间内从液态到气态呈现600-1000倍的体积骤增(相当于1个标准大气压下的体积),二氧化碳液气相变裂岩技术就是利用这一瞬间相变产生大量的气体的特点研制的。液气相变过程分析(在裂岩管内)

 

在裂岩管内由液态相变为气体是能量释放的一个独特的物理过程,是由裂岩管内的液态吸热气化发生物理变化,与普通储罐内的液化可燃物因化学反应瞬速释放热量且使储罐内温度与压力上升而引发的热爆炸具有本质的区别。裂岩管内状态变化分析首先查得1公斤的,其气化所需热量为578kJ/Kg,即1kg的液态气化时需要578kJ热量。开启触发器,启动发热管释放热量,其裂岩管内的会发生以下2个过程的变化:液态吸收热量,状态变为气态,压力开始上升,而温度仍保持初始温度;‚气态继续吸收热量,气体分子热运动进一步加剧,导裂岩岩管内的压力急剧上升。此时只要发热管能提供足够的热量,裂岩管内的气体压力在极短的时间内可以大幅上升,直到达到释能片的压力阈值,才能将释能片冲破到达岩孔内。

 

在高温、高压环境下,分子热运动加剧,液体分子具有较高的能量,液相与气相差不较小,因此液态的气化所需热随温度、压力的升高而减小,即需要的变小,所以发热管提供的热量就会更多的部分提供到过程2中,使得气体升温、压力升高速度更快。裂岩管内的压力变化分析

 

对于裂岩管来说,相当于一个柱形密闭容器,其管内的压力形成、释放过程与球形、方形的容器内的液化气体爆炸、泄能过程不同。

 

初始阶段:裂岩管内保持一定的加载压力,高于液态的临界压力7.38MPa,(临界温度31.2℃),以此保证常温下裂岩管内的状态为液态。

 

0~阶段:裂岩管内的发热剂启动,释放大量的热量,液态的吸热气化,体积急剧膨胀,在等容的环境中,液态的大量气化导裂岩岩管内压力也急剧上升,并且随着管内的热量的传播,气化过程也在加速进行,压力升高速度越来越快。

 

~阶段:在时刻,裂岩管内的压力达到定压释能片的释能阈值(释能片的剪切强度),导致释能片被瞬间破坏,随后裂岩管内的气体高速冲出,形成高速、高压气流,裂岩管内的压力随着气体释放而逐渐减小定压释能片(也称爆破片)对释能压力的影响二氧化碳裂岩管相当于一个密闭的容器,发热管为一定量的液体提供热量,可以使其气化并导裂岩岩管内压力升高,根据气体状态方程,压力升高的程度受到气体温度的影响。裂岩器释能能量的近似计算

 

二氧化碳裂岩器在释放气体时以三种形式向外释放:释放的高能气体的冲击能;‚释能片的破裂能量;ƒ裂岩管残余变形能量。后两者消耗的能量只占释能总能量的3%~15%,大部分能量是以高能气体的形式释放到岩孔内。

 

裂岩器释放能量的大小可以通过理论计算进行量化。目前,对于压缩气体容器物理爆破强度的计算有TNT当量模型、计算流体力学CFD方法和AICHE模型,其中TNT当量模型计算过程比较简单,不用进行复杂的建模过程,是工程上常用的强度计算方法。

 

裂岩管内的大部分为液体,也有极少部分的气体。当启动发热管装置,液体开始蒸发对外做功,同时伴有气体的急剧膨胀做功。由于裂岩管内的质量占裂岩管内的流体质量的绝大部分,因此液体蒸发气化做功的能量是裂岩器释放能量的主体。

 

裂岩器释放能量

 

P——裂岩器释放压力,按照释能片的材料剪切强度极限值算;

 

V——裂岩管容积;

 

——裂岩管外大气压力;

 

K——二氧化碳绝热指数,K=1.295。

 

总结:二氧化碳裂岩器释能片(爆破片)会将裂岩管内压力在尚未达到裂岩管合金钢材极限压力之前释放,以达到安全可控的目的,所以释能压力是由释能片材料的剪切强度有关,也就是释能片的厚度有关。不管裂岩管的直径、长度、充装二氧化碳充装量是多少,二氧化碳裂岩器的爆破威力最后由释能片(爆破片)体现。

 

选用合适厚度的释能片才能发挥好裂岩器的作用,释能片太薄,,则裂岩管内尚未积聚较高压力就开始释放,释能片太厚导致不能被瞬间冲破,起不到释放裂岩效果。

 

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