泄爆口强度对管内天然气爆炸流场的影响仿真

天然气管道处于泄漏燃烧状态时有可能引发管内天然气爆炸,爆炸流场受管道泄爆口强度的直接影响,但目前对于该方面的研究则较为薄弱。为此,选择内边界为80 mm×80 mm×600 mm的小尺寸矩形管道作为仿真研究对象,基于FLACS软件分析了管道在泄爆口承压泄爆、密闭、开口等3种工况下天然气爆炸火焰的传播特性,研究了泄爆口强度对管内爆炸压力、温度、火焰传播速度的影响规律。研究结果表明:①管道内甲烷/空气预混气体燃烧爆炸反应过程中,在泄爆口密闭的条件下,压力和温度上升至峰值后无明显下降趋势,而在泄爆口开口情况下,管道内压力迅速上升至峰值后急剧下降,温度上升至峰值后缓慢下降;②在泄爆口承压泄爆条件下,管道内压力和温度的变化趋势相似,均经过先上升至峰值后下降的过程,随着泄爆口承压能力的增加,管内压力峰值、温度峰值以及到达峰值的时间均增加;③压力峰值由大到小的工况依次为泄爆口密闭、泄爆口承压0.5 MPa、泄爆口承压0.3MPa、泄爆口承压0.1 MPa、泄爆口开口,温度峰值由大到小的工况依次为泄爆口密闭、泄爆口承压0.5 MPa、泄爆口承压0.3 MPa、泄爆口承压0.1 MPa、泄爆口开口,火焰传播速度峰值由大到小的工况依次为泄爆口开口、泄爆口密闭、泄爆口承压0.3 MPa、泄爆口承压0.5 MPa、泄爆口承压0.1 MPa。结论认为,泄爆口强度对管内爆炸压力与火焰传播速度的影响较为显著,而其对管内温度的影响则不明显。     

湍流状态下竖直管道内甲烷-煤尘预混特征及爆炸过程数值模拟

为揭示管道内甲烷-煤尘预混湍流特征及爆炸火焰传播过程,构建了竖直管道内甲烷-煤尘预混扩散及爆炸物理数学模型;基于流体力学及传热-传质理论,对管道内甲烷-煤尘扩散特征和爆炸过程进行了数值模拟。划分了管道内气固两相扩散特征阶段,分析了初始真空度和进气压力对扩散湍流强度的影响规律;研究了煤尘粒径、浓度及甲烷浓度对爆炸最大压力及最大爆炸压力上升速率的影响特征;揭示了管道内甲烷-煤尘预混爆炸过程中火焰传播特征及爆炸机制。结果表明:煤尘颗粒在竖直管道罐内扩散可分为快速注入、减速分散、稳定和沉降4个连续阶段,初始真空度及进气压力对湍流强度均有影响;爆炸过程中,不同时刻下管道整体爆炸压力场基本均匀分布。甲烷浓度、煤尘浓度及粒径与最大爆炸压力P_(max)及最大爆炸压力上升速率(dP/dt)_(max)均呈现二次函数关系;不同时刻下爆炸火焰结构及火焰高度、火焰传播速度的模拟与试验结果具有较好的一致性,火焰结构呈现"月牙-S-下凹月牙-指尖"传播至爆炸结束。温度分布不均,高温区集中在管道上部和中下部。火焰传播速度先增大后减小,后期呈现震荡性特征。     

水系抑制剂控制瓦斯爆炸的实验研究

运用高速摄影仪在小型爆炸实验台上分别对CH₄体积百分浓度约为9.5％的甲烷和空气的混合气在超细清水雾以及超细NaHCO₃，NaCl，KCl水雾气氛中的爆炸过程进行了实验研究.实验发现:在超细水雾气氛下，瓦斯的爆炸感应期明显延长，火焰在实验管道中传播的平均速率和最大速率显著降低，并出现了火焰驻停现象.实验表明：含有NaHCO₃，NaCl，KCl的超细水雾对瓦斯爆炸的控制效果要优于超细清水雾的控爆效果，其中又以KCl超细水雾为最佳.     

一种煤矿用新型快速胶体防爆密闭墙

为了防止煤层自燃和有害气体扩散或者瓦斯(煤尘)爆炸,煤矿井下常常需要建造防爆密闭墙隔绝火源、发火区以及瓦斯富集区。本文针对目前矿井密闭墙在应用中的局限性,提出了一种矿用新型快速胶体防爆密闭墙,由防爆外袋和水凝胶内充填材料组成。     

玻璃纤维薄壁圆管复合结构的制备工艺及其性能研究进展

玻璃纤维薄壁圆管属于玻璃纤维增强塑料的一种,是指由玻璃纤维增强材料嵌入已固化的热固性树脂中或被其包裹形成复合结构的材料.针对玻璃纤维薄壁圆管复合结构从制备工艺到力学性能表征方面进行概述,制备工艺主要包括模压成型、纤维缠绕工艺等,力学性能方面包含失效形式、压缩性能和弯曲性能等,并对其未来研究方向进行了展望.     

天然纤维水镁石在阻燃材料中的应用

论述了我国天然纤维水镁石（FB）的结构、性能及其资源概况,介绍了它的加工工艺及其在阻燃材料中应用的试验成果及前景。     

N2和CO2惰化丙烯爆炸极限参数实验研究

为得到惰化条件下丙烯的爆炸极限参数的变化规律，采用标准的可燃性气体爆炸极限测试装置(GB/T 12474—2008)，测试研究了N₂和CO₂对丙烯的爆炸极限、临界氧浓度和最小氧浓度的影响，并绘制了C₃H₆-N₂/CO₂-Air爆炸三角形图，对比分析了N₂和CO₂对丙烯爆炸极限参数的惰化效果。结果表明，添加N₂和CO₂都会缩小丙烯爆炸极限范围，减小爆炸的危险度。N₂惰化条件下，丙烯爆炸上下限重合时N₂添加量为49%，临界氧浓度为9.79%；在CO₂惰化条件下，丙烯爆炸上下限重合时，CO₂的添加量为34%，临界氧浓度为12.94%。在丙烯浓度不变的情况下，发现CO₂惰化氛围下的最小氧浓度值均高于N₂惰化条件下的。两种惰化工况下的丙烯爆炸三角形结果显示，在CO₂惰化的爆炸区域明显小于N₂惰化下的；当添加惰性气体使丙烯处于完全惰化状态时，CO₂的窒息比和添加量均小于N₂。本文的实验数据及结论可为进一步研究丙烯爆炸和工业丙烯安全防爆工作提供理论基础。     

组成对类水滑石生长调控机制的影响研究

采用均匀共沉淀法,制备了纳米片状Zn2Al-LDHs、花状结构ZnMgxAl-LDHs(x=1,2)以及微纳米结构Mg2Al-LDHs。利用XRD、SEM-EDX分析手段分别对产物的尺寸、结构和形貌进行了表征,并研究了组成变化对类水滑石结构形貌等生长调控作用。结果表明,所得含锌LDHs均具有较高的结晶度,其中Zn2Al-LDHs为多层板片状颗粒,晶体生长复合face-face片层团聚机理;ZnMgAl-LDHs为单层板片状颗粒,所得ZnMg2AlLDHs为双层板片状颗粒。镁离子含量是含锌水滑石结晶度及晶面生长方向的关键调控因素,随着镁离子含量的提高,含锌LDHs由face-face片层团聚为主向face-edge片层团聚现象过渡。Mg2Al-LDHs为花瓣状纳米片包覆颗粒晶,晶体生长复合face-edge片层团聚机理。     

CO对CH_4爆炸及自由基发射光谱特性的影响

为深入研究CO对CH_4爆炸特性的影响并分析其作用机制,采用可燃气体爆炸极限测定装置测定了CO作用下的CH_4爆炸极限参数;结合自主设计、改进的密闭球形爆炸实验测试系统与光谱测量系统获取了CO-CH_4-空气爆炸压力参数,并同步采集爆炸过程3种自由基(H~*,OH~*,CH_2O~*)的瞬态发射光谱参数,通过对比分析CO-CH_4-空气爆炸压力参数与火焰发射光谱强度参数,以宏观-微观相结合的方式评估了CO对CH_4爆炸特性的影响规律。结果表明:少量CO会增大CH_4爆炸危险性,减小其临界氧体积分数,并显著增加惰化混合体系所需的惰性气体量。CO对CH_4爆炸压力的影响主要取决于体系中的氧含量和其自身化学性质,在富氧状态下,CO会加剧预混体系的爆炸强度,随着体系中氧的减少促进作用逐渐减弱,在贫氧条件下则体现出阻尼效应。CO对CH_4爆炸压力参数和3种自由基发射光谱参数的影响规律具有良好的一致性,最大爆炸压力时间光谱强度极值时间的变化规律相互吻合,而自由基开始大量积累的时间与预混体系中可燃气体含量及爆炸强度存在相关性。爆炸强度越大则越早开始积累且积累速度越快,中间产物大量且快速的积累是造成体系爆炸加剧的原因之一。相关数据可加深对多元混合体系爆炸机制的理解,为优选化学抑爆介质、提升相关抑爆效能提供理论基础。即,进一步深入开展以气体燃爆过程中的关键自由基团为直接作用目标的化学抑制剂改性相关研究,通过提高其阻断链式反应进程水平的方式加强其抑爆效能。     

基于FLUENT的采空区瓦斯运移规律数值模拟研究

为了研究采空区瓦斯运移规律,以汪家寨煤矿P41104综放工作面采空区为原型,运用FLUENT软件进行建模,针对不同风速、遗煤升温及上隅角瓦斯浓度超限3类情况进行模拟研究,结果表明:通风条件下对采空区浅部瓦斯浓度场有较大影响,但随着走向和倾向距离增大,通风对采空区瓦斯浓度场的影响非常小;采空区出现遗煤氧化升温现象后,高温热源周围的瓦斯浓度随着温度的升高而升高,但升高幅度较小,并且高温热源对整个采空区温度场的影响较小;高位钻孔抽采瓦斯可以有效解决上隅角瓦斯浓度超限的问题。