激波卷扬三通管内铝粉致二次爆炸及抑爆研究

设计粉尘爆炸综合测试平台,研究激波卷扬铝粉致二次爆炸的现象及其抑爆规律。结果显示,中位粒径为35μm的铝粉在质量浓度为500 g/m3时的最大爆炸压力等爆炸特性参数值高于其他浓度。基于工业管道集尘系统特点设计实验室水平三通管抑爆系统进行试验,结果表明:封闭三通管的分岔结构增强了主管道分岔口的爆炸压力和火焰传播速度,同时削弱了垂直分管道的爆炸压力和火焰传播速度;铝粉最大爆炸压力和火焰传播速度随加入抑爆剂浓度的增加而减小,磷酸二氢铵抑爆剂质量分数为10%时可以完全抑制铝粉爆炸。     

垂直哈特曼管与水平管道中铝粉爆炸特性

为研究铝粉粉尘在封闭空间中的爆炸特性,在其他实验条件相同的情况下研究两种不同的装置下点火延迟时间对铝粉爆炸参数的影响。结果表明:在哈特曼装置中的铝粉最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率都小于水平管道,且在最大爆炸压力上升速率上的差距更大。存在一个最佳点火时间使铝粉最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率同时达到最大值;哈特曼管中铝粉的最佳点火延迟时间小于水平管道。     

铝粉爆炸特性研究及抑爆剂的开发

利用20 L球对粉尘云浓度为40、60、125、250 g/m3的铝粉展开爆炸特性实验研究,测试爆炸压力随时间的变化规律、最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率。实验发现,在实验条件下,当粉尘云质量浓度为250 g/m3时爆炸压力最大,为0.557MPa;当粉尘云质量浓度为125 g/m3时最大爆炸压力上升速率最大,为22.5 MPa/s。在相同浓度下,磷酸二氢铵的抑爆效果优于碳酸钙,碳酸钙的抑爆效果优于碳酸氢铵,并且对于铝粉的抑爆效果随着抑爆剂体积分数的增加而逐渐增强,当磷酸二氢铵的体积分数超过30%便可以提供一个非常高效的抑爆效果。     

基于MCS-CB的三通管内铝粉爆炸风险分析

为研究粉尘爆炸及抑爆后的风险变化,构建了基于蒙特卡罗模拟的粉尘爆炸不确定性风险及其概率变量评估方法,对三通管内铝粉爆炸压力动态不确定性变化及粉尘爆炸超压不确定性风险进行分析。结果表明：中位粒径为35 μm、质量浓度为500 g/m3的铝粉在典型位置三通管处爆炸超压服从Gamma分布,其爆炸超压平均值为0.10 MPa;蒙特卡罗模拟结果显示,以超过50%概率区间为例,分岔口处铝粉爆炸超压致管道结构损坏的风险性为85.41%,加入7.5%磷酸二氢铵后,超压对于管道结构的致损风险减小至45%。     

二氧化硅气凝胶粉体表征与爆炸特性研究

利用SEM、XPS、XRD及FTIR表征二氧化硅气凝胶粉体,采用20 L球爆炸测试装置及1.2 L哈特曼管试验装置对其爆炸特性进行试验。结果表明：粉体为纳米级孔状三维结构,主要组成元素为Si和O,呈非晶形态,表面附有-CH3及-OH基团;爆炸下限为40～50 g/m3,最大爆炸压力为0.70 MPa,最大爆炸指数值为7.84 MPa·m/s,最小点火能为520 mJ,爆炸危险等级为St1。     

三聚氰胺聚磷酸盐抑制聚丙烯粉尘爆炸研究

利用20 L球形爆炸装置,试验研究了聚丙烯(PP)粉尘爆炸特性及三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)对聚丙烯粉尘爆炸的抑制效果.结果表明,质量浓度为300 g/m3的聚丙烯粉尘爆炸强度最大,最大爆炸压力为0.746 MPa、最大爆炸压力上升速率为60.508 MPa/s、爆炸指数最大为16.398 MPa·m/s.随着MPP粉末...     

金属粉尘爆炸的浓度预警射频方法研究

设计柔性射频传感器测量爆炸下限浓度范围的金属粉尘浓度。根据被测介质浓度作用介电常数原理,通过归一化相位反演粉尘浓度。通过电磁仿真软件CST建立了球体粉尘均匀径向分布的1.2 L哈特曼管模型。仿真分析了不同粉尘粒径和粉尘数量的管道截面电磁场能量分布。结果表明,金属粉尘阻碍电磁能量在哈特曼管中的传播,能量场呈现对称分布,粒径越大、数量越多,电磁能量越低。搭建了粉尘喷扬实验系统,测量了不同浓度的传感响应。结果表明,传感器对60～1 750 g/m3浓度粉尘具备0.2～0.8的归一化相位分辨率,且归一化相位与粉尘浓度线性拟合的可信区间在97%以内。     

微米级玉米粉尘爆炸压力特性及抑爆实验研究

为研究微米级玉米粉尘爆炸压力特性及抑爆特性,采用20 L球形爆炸设备,测试分析不同质量浓度、粒径大小条件下玉米粉尘爆炸最大压力及其上升速率,探讨CaCO3、SiO2、NH4H2PO4三种惰性粉尘对玉米粉尘爆炸抑制作用。研究发现:随玉米粉尘质量浓度c在300～500 g/m3内增大,Pmax和(d P/dt)max均先增大后减小。c为400 g/m3时,Pmax和(d P/dt)max分别增大到局部极大值0.58 MPa和42.76 MPa/s。在玉米粉尘质量浓度不变前提下,48～58μm玉米粉尘爆炸强度最大,对应Pmax和(d P/dt)max分别为0.65 MPa、45.90 MPa/s,说明粒径过大或过小都会降低爆炸强度。CaCO3、SiO2、NH4H2PO4惰性粉尘对玉米粉尘爆炸都有显著抑制作用,NH4H2PO4抑爆效果相对更好,当NH4H2PO4质量分数达70%时,玉米粉尘完全失去爆炸性。加入的NH4H2PO4粉尘粒径在0～75μm内越小,对微米级玉米粉尘爆炸抑制效果越强,这是由于NH4H2PO4粉尘起到稀释氧气、温度及阻断爆炸链式反应的作用。     

微米级硅粉粉尘爆炸特性及抑爆试验研究

为了减少硅加工行业粉尘爆炸事故,以硅粉为试验对象,采用20 L球形爆炸测试系统,对硅粉的爆炸特性和不同影响因素对爆炸特性的影响进行研究,并选取两种惰性介质探究其对硅粉尘爆炸的抑制效果。试验结果表明:在一定质量浓度范围内,硅粉尘云的最大爆炸压力随质量浓度的升高先增大后减小。硅粉尘云的爆炸下限浓度为80～90 g/m~3,最大爆炸压力在粉尘质量浓度为750 g/m~3时达到峰值0.798 MPa,爆炸指数在500g/m~3时取得最大值40.72 MPa·m/s,且硅粉的爆炸危险性达St_3级。NH_4H_2PO_4对于硅粉尘爆炸的惰化效力较SiO_2更强,且当其质量分数达80%时完全抑制硅粉发生爆炸。     

粒径对中密度纤维板粉尘爆炸特性影响实验研究

为探究粒径对中密度纤维板粉尘爆炸及相关特性的影响,采用20 L爆炸球、粉尘云最低着火温度装置、锥形量热仪和哈特曼管装置,对不同粒径粉尘的爆炸下限、最大爆炸压力、最低着火温度、热释放速率和火焰传播规律进行研究。结果表明,随着粉尘粒径减小,爆炸下限和粉尘云最低着火温度降低,最大爆炸压力逐渐增大;粉尘燃烧过程分为升温、着火、过渡、加剧和熄灭5个阶段,并出现2个峰值,热释放速率变化时间和吸热时间随着粒径减小而增加,热释放速率峰值增大;火焰在管道内的传播随着粒径减小先增强后减弱,管道外“火球”形状更大,火焰消散后火星数量变少,火焰尾端更加细长。     

“8·2”昆山事故铝粉爆炸猛度实验研究

针对昆山爆炸事故中抛光铝粉进行实验研究,了解其爆炸危险性。利用Hartmann管对昆山事故铝粉进行爆炸筛选实验,观察其爆炸过程,定性其为爆炸性粉尘。使用20L球形粉尘爆炸罐,以不同的粉尘浓度定量研究昆山铝粉的爆炸猛度,得到最大爆炸压力为1.07 MPa,最大爆炸压力上升速率为91 MPa·s~(-1),爆炸指数为25 MPa·m·s~(-1),属于St2级爆炸性强的粉尘。通过与几种常见有机粉尘和普通铝粉对比,发现昆山铝粉的爆炸猛度比较高,危险性比较大。     

点火延迟时间对镁粉尘云爆炸特性影响研究

利用20 L 柱形爆炸容器,开展不同点火延迟时间及镁粉质量浓度条件下的镁粉尘云爆炸特性研究。结果表明：镁粉尘云质量浓度低于200 g/m3,随着点火延迟时间增加,pmax 及(dp/dt)max 逐渐减小;质量浓度大于200 g/m3,pmax 和(dp/dt)max 呈现先增大再减小的趋势;镁粉尘浓度较高时,点火延迟时间对于pmax 的影响远小于质量浓度较低时。镁粉质量浓度较低时,最佳点火延迟时间随质量浓度增大而增大;镁粉质量浓度大于450 g/m3 时,最佳点火延迟时间均为60 ms。相同镁粉质量浓度条件下,随着点火延迟时间增大,爆炸冲量曲线呈锯齿状趋势;相同点火延迟时间条件下,镁粉质量浓度越高,爆炸冲量越大。     

锰粉尘云最小点火能及其抑爆研究

使用1.2L哈特曼管实验装置研究分散压力、质量浓度及惰性粉体对锰粉尘云最小点火能的影响,并分析其作用机理。环境温度为(11±3)℃、湿度为12%±2%,锰粉粒度为≤300目。结果表明:分散压力值为0.7 MPa时最有利于锰粉尘云的燃烧、爆炸;锰粉尘云最小点火能随质量浓度的增大先降低后升高,测得最敏感质量浓度为1g/L,对应的最小点火能为79.85mJ;随着惰性粉体Al2O3·3H2O或SiO2质量浓度的增加,锰粉尘云最小点火能增大;通过对比发现Al2O3·3H2O对锰粉尘云的抑爆效果优于SiO2;Al2O3·3H2O质量浓度为0.167g/L时最小点火能达到了737mJ。     

HMX粉尘云火焰传播规律研究

采用改进的可视化Hartmann装置,研究HMX粉尘云爆炸火焰传播规律,观察不同HMX粉尘云质量浓度及粒度对其粉尘云爆炸火焰传播速度及火焰传播高度的影响。结果表明：HMX粉尘质量浓度从74.1 g/m³变化为185.1 g/m³,火焰传播最大高度从29.97 cm增加为60.81 cm,最大速度从58.91 m/s增加为175 m/s;火焰波动幅度随质量浓度的增加而增大,同时,火焰波动出现的时间明显提前。HMX粉尘粒径从19.02 μm增大为53.56 μm时,火焰传播最大高度由55.45 cm降低为40.02 cm,最大火焰传播速度由181.93 m/s降低为121.28 m/s,火焰波动幅度显著降低,火焰波动出现的时间推迟。     

20 L球形罐中镁铝混合粉末爆炸特性研究

利用20 L 球形爆炸装置对镁铝粉末进行了一系列的实验测试,分别研究了粉尘浓度、点火延迟、点火能量以及组分比例对镁铝混合粉末爆炸特性影响。结果表明：约为7 μm 的1 ∶ 1镁铝混合粉在不同浓度时的最大爆炸压力和爆炸指数呈先增加后减小的变化规律,相较于铝粉,镁铝混合粉爆炸参数和爆炸危险等级更高,爆炸参数的极大值对应的粉尘浓度低于铝粉;点火延时对镁铝混合粉的爆炸参数影响较大,其比铝粉（60 ms）存在一个更低的点火延迟时间（40 ms）使爆炸参数达到极大值;在其他条件控制不变的条件下,点火能量降低、铝粉含量增加,镁铝混合粉爆炸风险和威力将呈线性降低。     

改性活性炭吸附甲苯燃爆特性的对比试验研究

用季铵盐离子液体对椰壳活性炭改性,对比研究活性炭改性前后及吸附甲苯前后的燃爆参数,探索活性炭吸附VOCs过程气-固异相混合体系的燃爆规律。改性后活性炭自燃点从319.3 ℃提高到345.7 ℃,共同吸附甲苯后其自燃点从307.7 ℃提高到327.1 ℃。利用20 L球形爆炸测试装置测得活性炭改性后粉体爆炸下限从1.5~2.5 g/m3提高到7~8 g/m3;活性炭改性前吸附甲苯后混合体的爆炸下限小于1.5 g/m3,改性后吸附甲苯的混合体爆炸下限为2~3 g/m3。在200 g/m3条件下,二者最大爆炸压力分别为0.57,0.53 MPa,爆炸压力有所降低。研究结果表明,用季铵盐离子液体改性后的活性炭不仅吸附VOCs的能力得到增强,而且系统燃爆危险性降低。     

微米级褐煤粉尘爆炸压力试验研究

摘 要：使用近球形煤尘爆炸装置,以微米级褐煤粉尘为研究对象,测试爆炸压力特性变化规律。研究表明：微米级褐煤粉尘爆炸最大压力为0.73 MPa,最大压力上升速率为65.78 MPa/s,该爆炸强度可对爆源附近人员造成极大危害。爆炸前后参与爆炸的挥发分质量分数达到26.25%,表明挥发分是参与褐煤粉尘爆炸的主体成分。随喷尘压力在1.4~2.6 MPa范围内增大,爆炸最大压力和最大压力上升速率均先增大后减小。喷尘压力为1.8~2.2 MPa时,爆炸最大压力相对较大,表明该条件下褐煤粉尘在点火头附近扩散得最充分。随点火延迟时间在70 ~130 ms范围内增大,爆炸最大压力和最大压力上升速率均先增大后减小,最佳点火延迟时间约为100 ms,说明该条件下褐煤粉尘颗粒达到最佳分散状态,爆炸强度最大。     

基于本质安全原理的镁粉爆炸风险控制研究

将本质安全原理与镁粉爆炸风险控制联系成一个整体。采用20 L球形爆炸测试装置,考察了镁尘浓度、镁粉粒径、点火强度、环境压力对镁粉爆炸的最大爆压、最大爆压上升速率以及爆炸下限的影响。可认为一般情况下镁尘质量浓度低于15 g/m3不会发生爆炸;镁粉粒径越小LEL越低;环境压力越高最大爆压越大。选取碳酸氢钠和重质碳酸钙粉末作为惰化剂,重质碳酸钙粉末可有效抑制镁粉爆炸威力。     

方形通风管道中粒子沉积的拉格朗日模拟

采用一维耦合拉格朗日旋涡粒子相互作用模型,数值模拟了7m/s和9m/s空气流速下直径为10~200μm的粒子在水平和竖直光滑方形通风管道内的沉积速度。结果表明,在水平管道中,粒子在管道底部的量纲一沉积速度高于垂直壁面和顶部,沉积速度受摩擦速度和粒径的影响较大;在竖直管道中,对于10~80μm的粒子,量纲一沉积速度随着粒径的增大而增大,对于较大的粒子(粒径约大于80μm),量纲一沉积速度随着粒径的增大而略微减小;流动方向(向上或向下)对粒子的沉积有明显的影响。     

三环唑粉尘最小点火能实验研究与数值模拟

利用激光粒度仪、哈特曼管装置探讨了三环唑粉尘浓度、点火延迟时间、粒径分布对粉尘最小点火能的影响,并利用FLUENT对粉尘扩散进行数值模拟。结果表明:粒径小的粉尘最小点火能小;点火延迟时间段随着粉尘粒径的减小而增大;在22~28℃时,粉尘粒径为28.19μm时在30~120ms内分布较为均匀,粒径为20.24μm时在15~120ms内分布较为均匀;模拟得出在1.2L哈特曼管内,两种粒径的粉尘在120ms时未完全沉降,罐体内仍有湍流作用。