在石油工業(yè)中，阻火器廣泛應(yīng)用于石油及石油產(chǎn)品的儲罐上和輸送石油氣體的管線上。當(dāng)儲存輕質(zhì)石油產(chǎn)品的油罐遇到外界明火或雷擊火花時，就有可能引起燃燒或發(fā)生爆炸，為防止此危險應(yīng)安裝阻火器。阻火器常用于輸送易燃氣體的管道上，假若管道上的易燃氣體被引燃，氣體火焰就可能傳播到整個管網(wǎng)，為了避免，也應(yīng)采用阻火器。阻火器的作用就是試圖在火焰發(fā)生發(fā)展的初期就能抑制火焰的傳播，或者即使發(fā)生爆轟，利用阻火器也能有效抑制。

作為阻爆抑爆的關(guān)鍵部件，阻火器一旦失效，會造成大量的人員傷亡和嚴(yán)重的財產(chǎn)損失。但國內(nèi)外學(xué)者相關(guān)報道相對較少，而且，針對管道阻火器內(nèi)的爆轟情況，由于較為復(fù)雜，相關(guān)的研究成果更少。

Cubbage采用城市煤氣—空氣的預(yù)混氣體對波紋型阻火器進行阻爆轟實驗結(jié)果顯示，在波紋的高度足夠小，阻火單元厚度足夠薄的情況下，可發(fā)生淬熄現(xiàn)象，且阻火器沒有產(chǎn)生機械損傷。Cubbage指出，當(dāng)阻火單元包含在外殼內(nèi)，且外殼尺寸相對于管道尺寸呈擴張趨勢時，殼體會使爆轟火焰速度降低，其實驗結(jié)果同樣適用于其他燃料—空氣的預(yù)混氣體。

Maas等采用城市煤氣—空氣、甲烷—空氣的預(yù)混氣體，在D=50 mm、L= 42m的管道中進行了阻爆轟實驗研究。測試時，氣體分別處于靜止、流動狀態(tài)。點火裝置分別安裝在阻火器上下游。結(jié)果顯示，在當(dāng)時的測試條件下，阻火器可以阻擋強烈的爆轟，但受條件限制并沒有測量準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)如火焰?zhèn)鞑ニ俣取?/p>

Kersten等建立了透明實驗裝置并在其中放置阻火器，對歐洲阻火器新標(biāo)準(zhǔn)進行了研究，并采用高速攝像機拍攝了爆燃火焰、DDT過程以及爆轟火焰在阻火器內(nèi)傳播的圖像。在實驗中觀察到火焰?zhèn)鞑ガF(xiàn)象可分為兩種：(1)間接火焰?zhèn)鞑?，即火焰先在阻火單元?nèi)淬熄，然后被反應(yīng)組分或者燃燒氣體重新點燃；(2)直接火焰?zhèn)鞑ィ丛谙嗤瑮l件下，火焰直接傳播到被保護側(cè)。爆轟實驗采用乙烯—空氣預(yù)混氣體，阻火器安裝在管道末端。實驗現(xiàn)象表明，由于入射激波和反射激波疊加產(chǎn)生的加熱氣體，使其點火側(cè)的燃燒亮度明顯增加。在強爆燃實驗中，火焰穿透阻火器時伴隨球形鋒面和強光亮。實驗結(jié)果顯示，在爆燃轉(zhuǎn)爆轟的過程中，爆炸超壓值和火焰?zhèn)鞑ニ俣榷加酗@著提升，對火焰的直接觀察能夠為優(yōu)化阻火器提供依據(jù)。

可以看出，雖然相關(guān)學(xué)者取得了一定的進展，但總體來說還遠遠不夠，主要有兩方面原因：一方面，由于受到實驗設(shè)備造價高、實驗參數(shù)控制困難、實驗測量的精度和可靠性不高以及實驗過程監(jiān)測困難等諸多因素的影響，對管道阻火器內(nèi)爆轟火焰?zhèn)鞑ガF(xiàn)象的實驗研究還不夠完善，即使是同樣的實驗條件，不同文獻中的實驗結(jié)果也相差很大；另一方面，經(jīng)檢驗合格的阻火器在實際使用中還是會發(fā)生阻火失效，以致產(chǎn)生爆轟現(xiàn)象等重大爆炸事故，這說明對爆轟火焰在管道阻火器內(nèi)的傳播規(guī)律的研究在系統(tǒng)性和深入程度及爆轟阻火器的設(shè)計與選型方面還存在一些欠缺。

相對爆燃來講，人們對爆轟波的認知要遲得多。爆轟強大的破壞能力遠遠超過了人們對爆燃波的把握與理解，也因此引起眾多學(xué)者的研究興趣，尤其是如何有效抑制爆轟，是所有研究爆燃和爆轟首先需要面對的問題。因此，本文基于高精度的阻爆轟實驗系統(tǒng)，開展了爆轟火焰在管道阻火器內(nèi)傳播過程的實驗研究。主要分析丙烷—空氣、乙烯—空氣、氫氣—空氣預(yù)混氣體爆轟火焰在不同規(guī)格的管道阻火器內(nèi)的傳播與淬熄的規(guī)律。充分考慮可燃氣體組分、管道幾何尺寸、管道壁面粗糙度等多因素耦合的影響，研究預(yù)混火焰在管道阻火器內(nèi)的傳播特性，如火焰?zhèn)鞑ニ俣?、爆炸壓力等參量的變化?guī)律，對阻火器抑制爆轟的實驗現(xiàn)象進行初步的探討。同時本文利用經(jīng)典的傳熱學(xué)理論并結(jié)合大量實驗數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出了阻火單元厚度與爆轟火焰速度之間的關(guān)系，提出了丙烷—空氣、乙烯—空氣、氫氣—空氣預(yù)混氣體爆轟條件下的安全阻火速度的計算公式，為工業(yè)裝置阻火器的設(shè)計和選型提供更為準(zhǔn)確的參考依據(jù)。