含湿煤粉爆炸行为的实验研究

利用20L爆炸球装置进行实验测试,研究了不同点火能量、粉尘云质量浓度及湿含量条件下含湿粉尘的燃烧爆炸行为。结果表明,点火能小于4kJ时,随点火能增大,粉尘爆炸猛烈度增大;湿含量对爆炸猛烈度有较显著的影响,含湿粉尘爆炸猛烈度随粉尘云质量浓度的增大表现出与干粉类似的先增后减规律,但其可爆浓度范围、最大爆炸压力及升压速率相应减小。从吸热和粉尘团聚作用两方面阐述了水分对粉尘爆炸的惰化机理。     

4A沸石抑制小麦淀粉爆炸试验研究

摘 要：为了研究4A沸石对小麦淀粉爆炸的抑制作用,基于小麦淀粉的最佳爆炸浓度,采用封闭的Siwek 20-L球开展了小麦淀粉/4A沸石混合粉尘爆炸试验,分析了混合粉尘的最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率随4A沸石质量增加的变化规律。结果表明：4A沸石能够降低小麦淀粉的爆炸猛度,抑制爆炸火焰传播;在10 g的小麦淀粉中,添加4A沸石能够连续地降低小麦淀粉的最大爆炸压力上升速率,质量分数为9.09%时,4A沸石能够大幅度地降低小麦淀粉的最大爆炸压力;添加9.09%及以上的4A沸石可使10 g的小麦淀粉不发生粉尘爆炸;4A沸石是一种物理化学混合型粉体抑爆剂,主要通过冷却、稀释、吸收自由基等作用减弱小麦淀粉的爆炸威力。     

粉尘爆炸中最大爆炸压力及最大压力上升速率研究

在研究粉尘爆炸机理的基础上,以维生素K3粉末和活性炭粉末为实验原料,研究粉尘爆炸时最大爆炸压力和最大压力上升速率的变化规律。在粉尘浓度较低的范围内,粉尘的最大爆炸压力和最大压力上升速率随着粉尘浓度的上升而急速上升,突破一定临界浓度后,在较宽的浓度范围内其最大爆炸压力和最大压力上升速率维持在较高值位。     

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。     

氧化率对铝粉粉尘爆炸特性的影响

将高纯铝粉放置在干燥器中进行氧化,每隔30 d称重计算氧化率。分别采用最小点火能量测试装置、最低着火温度测试装置和20 L球爆炸测试装置对不同氧化率的铝粉粉尘的最小点火能量、最低着火温度、最大爆炸压力和爆炸指数进行研究。结果表明:随着铝粉氧化程度的不断增加,铝粉的最小点火能量和最低着火温度逐渐升高,最大爆炸压力和爆炸指数逐渐降低。氧化率对最小点火能的影响最为显著,其次是最低着火温度和爆炸指数,对最大爆炸压力影响最小。     

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。     

管道倾斜角对瓦斯爆炸影响的实验研究

利用自制管道建立实验系统,测试并分析管道内甲烷爆炸过程中的最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率。结果表明:倾斜角存在的条件下,甲烷最大爆炸压力有所减小;最大爆炸压力上升速率在0°～2°范围内随着倾斜角增大而增大,在3°～4°范围内在前半段管增加,后半段管减小;当点火处位于管道一端时,管道倾斜能较大程度上改变甲烷爆炸环境。     

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...     

液固两相惰性介质对煤粉爆炸惰化的实验研究

选用水、磷酸二氢铵、碳酸钙作为惰性介质分别添加到含挥发质较多的煤粉中,使用Siwek 20L球型爆炸装置测试了混合体系的最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率、燃烧持续时间、燃烧热值等参数,研究惰性介质对煤粉热值测量、燃烧特性的影响以及惰化效能差异。研究表明:混合体系中惰性介质能有效降低煤粉燃烧效率,且含量越大煤粉当量热值越低。惰性介质能有效降低粉尘燃烧的速率,使最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率减小,燃烧持续时间增加;当其浓度达到一定程度时煤粉不再爆炸。水、磷酸二氢铵、碳酸钙对煤粉爆炸的惰化效能强弱顺序依次为水磷酸二氢铵碳酸钙。     

20 L球内油气爆炸压力影响因素研究

采用三路进气20L球试验装置模拟油气爆炸过程,分析点火方式、点火延时、点火长延时以及超细干粉等对油气爆炸压力的影响。点火方式对油气环境最大爆炸压力的影响相对较小,点火延时对油气爆炸测试结果影响较大。以油气最大爆炸压力为基准进行超细干粉抑爆试验。抑爆粉体本身粒度及抑爆性能是决定其抑爆能力的关键因素。随着测试粉体浓度的增加,爆炸感应期相对滞后,抑爆效果变化不明显。     

基于简化机理的甲烷/空气混合气体爆炸特性研究

基于详细的化学反应动力学机理GRI-Mech 3.0,得到包含14个组元和18个基元反应的简化化学反应机理,研究了甲烷/空气可燃混合气体的爆炸特性。考虑了火花温度、火花半径和点火源位置对于爆炸压力和温度的影响,计算得到甲烷/空气混合气体成功引发的临界点火温度和临界点火半径。研究结果表明,利用简化机理得到的结果与利用GRI-Mech 3.0详细机理得到的结果具有很好的一致性。点火温度对于甲烷/空气混合气体的爆炸特性无明显影响。随着火花半径的增加,爆炸压力上升速率和爆炸温度上升速率均增加。临界点火温度为1 220 K,临界点火半径为0.008 m。在燃烧的早期阶段,壁面效应可以忽略。最大爆炸压力和压力上升速率、最大爆炸温度和温度上升速率在点火源距离壁面0.08 m时达到最大,而在点火源位置位于壁面时达到最小。     

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。     

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。     

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。     

高闪点喷气燃料燃爆危险特性

对高闪点喷气燃料的理化特性、蒸发特性、燃烧和爆炸特性进行对比研究,获得高闪点喷气燃料的饱和蒸气压及蒸气浓度随温度变化规律以及持续燃烧时间、点火能量、最大爆炸压力、最大爆炸温度等参数。与-10号军用柴油的对比研究结果表明,高闪点喷气燃料闪点较低,且蒸发性能较强,最大爆炸压力大,最大爆炸温度高,燃爆危险性高于-10号军用柴油。     

“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。     

微米级聚甲基丙烯酸甲酯最小点火能

采用MIE-D 1.2最小点火能测试仪,测试5、10、15μm三种粒径的微米级聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粉尘的最小点火能量。将超细与常规PMMA粉尘的试验结果进行对比,揭示其差异及原因。结果表明,三种粒径的粉尘最小点火能量分别为3、6、32 m J,对应粉尘最敏感浓度均为750 g/m~3,最佳点火延时分别为90、90、60 ms,最佳初始压力分别为0.8、0.8、0.9 MPa。粉尘浓度、点火延时以及初始压力小于临界值时,最小点火能量随参数值的增加而减小;当达到临界值后,最小点火能量随着参数值的增大而增大。     

超细水雾抑制甲烷-煤尘复合爆炸的实验研究

为掌握瓦斯-煤尘复合爆炸机理,通过可视化爆炸装置进行了密闭空间的超细水雾抑制甲烷-煤尘复合爆炸实验,探究了不同浓度的超细水雾对爆炸超压、压力上升速率、火焰传播速度的影响;研究了超细水雾作用下的火焰传播特征和爆炸不同阶段的抑爆机理。测定了不同煤尘粒径、浓度下的临界抑爆浓度。结果表明：超细水雾使爆炸超压延迟上升;爆炸火焰经历了点火焰、局部强发展火焰、连续不光滑火焰以及稳定分层火焰4 个发展阶段,抑制局部强发展火焰的出现是抑制爆炸的关键;随着超细水雾浓度的增加,压力的二次加速上升现象逐渐消失,放热速率与火焰锋面的燃烧速率的相关性增强;水雾的临界抑爆浓度随煤尘浓度的增加先增后降,随煤尘粒径的增加而降低。     

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。     

浓度对垂直独头管道玉米淀粉火焰传播的影响

选择真空干燥后的食品级玉米淀粉，利用激光粒度分析仪和扫描电镜分析颗粒的形状和几何尺寸。利用高速摄像机技术，在1.2 m长的垂直独头管道内对玉米淀粉粉尘云的爆炸火焰传播行为进行实验研究，考察有、无障碍物的条件下粉尘云浓度对火焰传播的影响。结果表明：火焰整体上呈先增加再降低的发展趋势。粉尘云浓度和障碍物均对玉米淀粉粉尘云火焰传播形态及火焰速度具有显著影响。随粉尘云浓度增加，粉尘燃烧不充分，导致出现最大火焰速度和火焰亮度均逐渐降低，火焰轮廓不清晰,火焰分段等现象。障碍物的湍流效应会加速粉尘燃烧，增加粉尘火焰传播速度，提高火焰亮度和轮廓清晰度，但粉尘云浓度增加会降低障碍物对火焰传播的加速效应，促使最大火焰速度呈先增加再降低的趋势。