关于管道阻火器的工作原理,主要有两种论述:第一种是基于热传导作用;第二种理论是物理学中的金属器壁效应效应。

热传导作用又称作传热效应

燃烧所需要的必要条件之一就是要达到一定的温度,即达到着火点温度。温度低于着火点,燃烧就会停止。依照这个物理原理,只要将燃烧物质的温度降到其着火点以下,就可以阻止火焰的扩散。当火焰通过阻火元件的许多细小通道之后将变成若干细小的火焰。设计阻火器内部的阻火元件时,则尽可能扩大细小火焰和通道壁的接触面积,强化传热,使火焰温度降到着火点以下,从而阻止火焰蔓延。

器壁效应

燃烧与爆炸并不是分子间直接反应,而是受外来能量的激发,分子动能增加，分子键遭到破坏,产生活化分子,活化分子又分裂为寿命短但却很活泼的自由基,自由基与其它分子相撞,生成新的产物,同时也产生新的自由基再继续与其它分子发生反应。当燃烧的可燃气体通过阻火元件的狭窄通道时,自由基与通道壁的碰撞几率增大,使得参加反应的自由基减少。当阻火器的通道窄到一定程度时,自由基与通道壁的碰撞占主导地位,由于参加反应的数量急剧减少,反应不能继续进行,也即燃烧反应被中断，反应不能通过阻火器继续传播。

阻火芯图片

阻火芯图片

随着阻火器通道尺寸的减小, 自由基与反应分子之间碰撞几率随之减少, 而自由基与通道壁的碰撞几率反而增加, 这样就促使自由基反应减低。当通道尺寸减少到某一数值时, 这种器壁效应就创造了火焰不能继续传播的条件, 火焰即被阻挡。因此器壁效应是防止火焰传播的主要物理原理 [1]  。

MESG

火焰通过阻火元件的细小通道并在通道内降温。当火焰被分割成细小通道，当这个通道小到一定程度时,经产生的热传导移走的热量足以将温度降到可燃物燃点以下,这时介质环境温度低于火焰的着火点火焰熄灭。或由器壁效应解释,当通道窄到一定程度时,自由基与管道壁的碰撞占主导地位,自由基大量减少,燃烧反应不能继续进行。因此,把在一定条件下(0. 1 MPa ,20 ℃) 刚好能够使火焰熄灭的通道尺寸定义为“最大实验安全间隙”(MESG,Maximum Experimental Safe Gap) 。阻火元件的通道尺寸是决定阻火器性能的关键因素,不同气体具有不同的MESG值。因此,在选择阻火器时, 应根据可燃气体的组成确定其MESG值。在具体选择时,又根据MESG值将气体划分为几个等级。国际上经常采用两类方法。一是美国全国电气协会(NEC) 的分类法,它根据气体的MESG值将气体分为四个等级(A ,B ,C ,D) ;另一类是国际电工协会( IEC) 的方法,它也将气体分为四个等级( IIC , IIB , IIA 及I) 。

在选用阻火器时,即可在设计规定使用的规范中首先查出所用可燃气体的爆燃等级,然后根据该组气体对应的MESG 值来选择相应的阻火元件。