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技術(shù)文章

阻火器的阻火機理

閱讀：846發(fā)布時間：2009-2-13

大多數(shù)阻火器是由能夠通過氣體的許多細(xì)小、均勻或不均勻的通道或孔隙的固體材質(zhì)所組成，對這些通道或孔隙要求盡量的小，小到只要能夠通過火焰即可。這樣，火焰進(jìn)入阻火器后就分成許多細(xì)小的火焰流被熄滅。

火焰能夠被熄滅的機理是傳熱作用和器壁效應(yīng)。

1．傳熱作用

阻火器能夠阻止火焰繼續(xù)傳播并迫使火焰熄滅的因素之一是傳熱作用。我們知道，阻火器是由許多細(xì)小通道或孔隙組成的，當(dāng)火焰進(jìn)入這些細(xì)小通道后就形成許多細(xì)小的火焰流。由于通道或孔隙的傳熱面積很大，火焰通過通道壁進(jìn)行熱交換后，溫度下降，到一定程度時火焰即被熄滅。根據(jù)英國羅卜爾（M．Roper）對波紋型阻火器進(jìn)行的試驗表明，當(dāng)把阻火器材料的導(dǎo)熱性提高460倍時，其熄滅直徑（即火焰熄滅的通道直徑）僅改變2．6%。這說明材質(zhì)問題是次要的。也就是說傳熱作用是熄滅火焰的一種原因，但不是主要的原因。

羅卜爾用涂膠的褐色紙制成一個波紋型阻火器，經(jīng)過5次試驗，僅僅是正對火焰前面的紙的邊緣彎曲了，部分的通道被堵塞，但是紙并沒有炭化。以后又換用聚氯乙烯制成的阻火器進(jìn)行試驗也取得了類似的結(jié)果。因此，對于作為阻爆用的阻火器來說，其材質(zhì)的選擇不是太重要的。但是在選用材質(zhì)時應(yīng)考慮其機械強度和耐腐蝕等性能。

2．器壁效應(yīng)

根據(jù)燃燒與爆炸連鎖的反應(yīng)理論，認(rèn)為燃燒與爆炸現(xiàn)象不是分子間直接作用的結(jié)果，而是在外來能源（熱能、輻射能、電能、化學(xué)反應(yīng)能等）的激發(fā)下，使分子鍵受到破壞，產(chǎn)生具備反應(yīng)能力的分子（稱為活性分子），這些具有反應(yīng)能力的分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，首先分裂為十分活潑而壽命短促的自由基。這樣自由基又消耗又生成如此不斷地進(jìn)行下去。已知可燃?xì)怏w自行燃燒（在開始燃燒后，沒有外界能源的作用）的條件是：新產(chǎn)生的自由基數(shù)等于或大于消失的自由基數(shù)。當(dāng)然，自行燃燒與反應(yīng)系統(tǒng)的條件有關(guān)，如溫度、壓力、氣體濃度、容器的大小和材質(zhì)等。

隨著阻火器通道尺寸的減小，自由基與反應(yīng)分子之間碰撞幾率隨之減少，而自由基與通道壁的碰撞幾率反而增加，這樣就促使自由基反應(yīng)減低。當(dāng)通道尺寸減小到某一數(shù)值時，這種器壁效應(yīng)就造成了火焰不能繼續(xù)進(jìn)行的條件，火焰即被阻止。

由此可知，器壁效應(yīng)是阻火器阻止火焰作用的主要機理。由此點出發(fā)，可以設(shè)計出各種結(jié)構(gòu)形式的阻火器，以滿足工業(yè)上的需要。


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