Michał Kałużny

Dynamika tłumienia wybuchów pyłowych za pomocą proszków gaśniczych

Streszczenie:

Celem pracy było opracowanie i przebadanie superszybkiego, aktywnego systemu tłumienia wybuchów pyłowych wykorzystującego proszek gaśniczy jako środek tłumiący. W pierwszym etapie pracy przeprowadzono badania eksperymentalne, których celem było potwierdzenie możliwości wykorzystania proszku gaśniczego jako środka do tłumienia wybuchów pyłowych oraz optymalizacja zasadniczych parametrów systemu, takich jak: masa i geometria ładunku prochowego stosowanego jako gazo-generator, geometria komory spalania, grubość membrany i głębokość jej nacięcia, kształt głowicy rozpylającej. Określono także wpływ momentu aktywacji systemu na skuteczność tłumienia wybuchu pyłowego.

Kolejny etap pracy związany był z opracowaniem modelu numerycznego opisującego procesy rozwoju i tłumienia wybuchów mieszanin pyłowo-powietrznych. W ramach tego etapu opracowano dwuwymiarowy model numeryczny opisujący przepływy i reakcje w mieszaninie wielofazowej, składającej się z faz: gazowej, cząstek pyłu palnego oraz cząstek proszku gaśniczego. Model ten tworzony był z myślą o możliwości jego dalszej rozbudowy i wykorzystania do prowadzenia symulacji numerycznych procesów rozwoju i tłumienia wybuchów pyłowych w układach o złożonej geometrii.

Wyniki obliczeń pozwalają na stwierdzenie, że sam proces odbierania ciepła od gazu i reakcja endotermicznego rozkładu kwaśnego węglanu sodu nie wystarczają do stłumienia wybuchu. Dowodzi to, że bardzo dużą rolę w procesie tłumienia wybuchu pyłowego za pomocą proszku gaśniczego odgrywa inhibicja procesu spalania na powierzchni ziarna oraz w fazie gazowej. Model zawierający dodatkowy warunek określający graniczne stężenie proszku gaśniczego zapewnił stłumienie wybuchu i umożliwił uzyskanie wyników zbliżonych do tych, które otrzymano z eksperymentu. Opracowany system został z powodzeniem przetestowany w urządzeniu technicznym opracowanym przez firmę KOMAG dla potrzeb górnictwa węglowego.