泄爆条件对甲烷气体爆炸参数的影响

为进一步探讨受限空间或管道中气体燃爆泄放的安全设计方法,为工程防爆、泄爆提供借鉴意义和理论支持,结合气体爆炸传播机理,利用AutoReaGas软件对甲烷-空气的混合气体在管道内爆炸进行了数值模拟,获得了每个测点在不同泄爆位置和压力时甲烷气体爆炸产生的压力峰值和温度峰值的相关数据,分析了不同泄爆条件对甲烷气体爆炸特性的影响,得出:泄爆膜距点火点越近,管道内甲烷气体爆炸的压力和温度的最高值相对较高;泄爆压力由0kPa升至10kPa,管道中甲烷爆炸产生的最大压力的下降趋势变缓,不同泄爆压力对最高温度的影响不大.     

点火延迟时间对铝粉爆炸压力的影响研究

在实验室自行设计的水平管道式粉尘爆炸装置中,利用高压电极点火,在不同点火延迟时间对3种粒度铝粉的爆炸压力进行了实验研究.结果表明:随着点火延迟时间的增大,铝粉的最大爆炸压力和最大压力上升速率先增大后减小;存在一个最佳点火延迟时间使得最大爆炸压力和最大压力上升速率的值最大.而且铝粉粒度越大,最佳点火延迟时间越小.同时,还存在一个可爆延迟时间范围,随着铝粉粒度的改变,该延迟时间范围也会发生相应的变化.最后,从理论上对实验结果进行了定性分析.     

管道条件下超细煤粉尘的爆炸特性研究

研究了4种不同粒径的超细煤粉尘在管道条件下的爆炸过程和爆炸特性.研究了超细煤粉尘爆炸前后工业成分及物理状态的变化;研究了煤粉尘的浓度和粒径对超细煤粉尘在管道条件下的最大爆炸压力及最大爆炸压力上升速率的影响规律.研究表明,随着煤粉尘粒径的减小,爆炸后产生的灰分减少,而最大爆炸压力越大,最大爆炸压力上升速率也越大.     

烟煤粉爆炸特性实验研究

为了评估和控制煤矿、发电厂等煤粉爆炸的危害,利用20 L球形爆炸装置的标准测试方法测试了烟煤粉的爆炸特性.重点讨论了煤粉粒径、粉尘浓度、点火能量对最大爆炸压力、最大爆压上升速率、爆炸指数、爆炸下限的影响.煤粉越细,其爆炸下限越低,爆炸烈度越大,但煤粉细到75 μm以下后,这种变化趋势趋缓;在所测浓度范围内(小于700 g/m~3),最大爆压、最大压力上升速率和爆炸指数均随煤粉浓度增大而增大;爆炸烈度随点火能增大而迅速增强,点火能小于1 kJ时各煤样在不同浓度的爆炸都很微弱.研究结果对理解煤粉爆炸危险性、控制煤粉爆炸危害以及进行内在安全设计有重要参考价值.     

碳气化反应热力学的影响因素分析

碳气化反应是铁氧化物碳热还原的重要环节.为了揭示各因素对碳气化反应热力学的影响规律,本文就温度对碳气化反应平衡常数和平衡CO压力分数,碳储能对平衡常数、平衡温度和平衡CO压力分数,以及总压和惰性气体分压对平衡温度和平衡CO压力分数的影响进行了理论分析.结果表明,储能/温度一定时,平衡常数随温度/储能的增加而增大.储能、总压和惰气分压一定时,平衡CO压力分数随温度的升高而增大;温度、总压和惰气分压一定时,平衡CO压力分数随储能的增加而增大,导致在一定总压和惰气分压下达到相同的平衡CO压力分数所需温度降低.在温度、储能和惰性气体分压一定的条件下,当总压、惰气分压和平衡常数之间满足一定代数关系时,平衡CO压力分数随总压的增加而增大/减小,导致在一定储能和惰气分压下达到相同的平衡CO压力分数所需温度降低/提高.在一定温度、储能和总压下,平衡CO压力分数随惰气分压的增加而减小,导致在一定储能和总压下达到相同平衡CO压力分数所需温度提高.     

煤粉—惰性介质混合体系爆炸特性实验研究

为深入认识煤粉—惰性介质混合体系爆炸行为,在Siwek 20 L球形爆炸测试系统内研究了煤粉—惰性介质混合体系的爆炸威力(最大爆炸压力、最大升压速率、燃烧持续时间)、敏感度(爆炸上、下限)和惰性介质的抑爆效力,并重点考察了点火能量、煤粉热值、惰性介质组分、煤粉浓度、煤/惰性介质混合比等因素的影响。结果表明,添加惰性介质能显著降低煤粉爆炸威力,其抑爆效力随点火能量增加而下降,并由此建议采用5～10 kJ点火能量考察惰化效应;煤粉热值增加可显著提高混合体系的爆炸威力;就惰化效应而言,湿分的抑爆效力优于磷酸二氢铵和碳酸钙,而磷酸二氢铵的抑爆效力又优于碳酸钙,其中煤粉完全惰化所需惰化剂量与煤尘浓度密切相关,在200～400 g/m3处有最大值,为"最危险浓度";增加惰性介质添加量可降低爆炸上限,提高爆炸下限,有效压缩煤粉尘可爆浓度范围。研究结果对深入理解粉尘爆炸规律、优化惰化标准,完善测试方法有参考价值。     

纳米级别铝粉粉尘爆炸的实验研究

以3种不同粒径的纳米铝粉为研究对象,采用20L球形爆炸测试装置对纳米铝粉的爆炸特性进行了实验研究.通过对实验过程中纳米铝粉的爆炸过程和爆炸特性数据的分析,得出纳米铝粉的爆炸规律.纳米铝粉的最大爆炸压力和最大压力上升速率受粉尘浓度的影响.当粉尘浓度在0.50kg/m3以下时,爆炸压力随粉尘浓度的增加而有较明显的增大,并逐渐趋向最大值,并在一定范围内趋于稳定;当浓度超过1.25kg/m3以后,最大爆炸压力随粉尘浓度的增加而减小.最大压力上升速率随粉尘浓度的变化与最大爆炸压力随粉尘浓度变化的规律相似.     

水平管道内甲烷-煤尘混合爆炸压力的研究

为研究水平管道内甲烷-煤尘混合爆炸对压力的影响,防控煤矿瓦斯爆炸的发生,利用自制的水平管道式气体-粉尘爆炸测试装置研究了不同甲烷-煤尘配比浓度、煤尘粒度下,爆炸压力的变化.结果表明:随着甲烷和煤尘配比浓度的增加,最大爆炸压力先增大后减小,当甲烷-煤尘配比浓度为5%甲烷、400 g/m3煤尘浓度时爆炸压力达到最大;各甲烷-煤尘配比浓度所对应的最大爆炸压力不同,最大爆炸压力的增幅与降幅有显著的差异,最大分别为42%和52%;煤尘粒径与爆炸压力之间呈线性减小关系,在43~125μm范围内,煤尘粒径越大,爆炸压力越小.     

碳酸钙对金属粉尘最小点火能的影响研究

为了预防和缓解金属粉尘爆炸,研究了碳酸钙对金属粉尘爆炸的惰化作用.在粉尘云最小点火能测试装置内,针对高爆铝粉和高爆镁铝合金粉,选用碳酸钙为惰化剂,研究了碳酸钙浓度(以10%为梯度递增)对最小点火能的影响.结果表明:碳酸钙对金属粉尘有惰化抑爆效果,添加碳酸钙会增大金属粉尘的最小点火能;而且碳酸钙浓度越高,混合粉尘的最小点火能越大,并且在一定范围内二者近似成线性关系;当碳酸钙达到一定浓度后,再高的点火能量也不会使金属粉尘发生爆炸.     

TNT粉尘爆炸压力发展过程研究

在２０Ｌ球形粉尘爆炸装置中，对ＴＮＴ粉尘爆炸压力发展过程进行了研究，主要讨论了浓度、粒度对其最大爆炸压力及最大压力上升速率的影响，同时，理论建模对不同粒度，浓度、湍流等情况下压力发展进行了研究，发现与实验基本吻合。     

混合气体燃烧中压力对爆震波特性参数影响研究

采用平衡常数法对烃一空气混合气体燃烧中爆震燃烧产物的平衡温度、平衡压力及爆震波速进行了计算与分析。在此基础上研究了混合气压力对爆震波特性参数的影响。研究结果表明：在同一混气余气系数下，平衡温度和爆震波速随混气压力的增大而增大，而平衡压力则随混气压力呈线性增大。同时，对于不同燃料，分子量越大，其平衡温度、平衡压力就越高。     

柱形爆炸容器动力响应的数值模拟

针对中心装药的冲击波加载研究了柱形爆炸容器的动力响应问题.模拟运用ANSYS/LS-DYNA软件,采用流固耦合方法,得到了爆炸容器壳体在爆炸中心点对应处的残余变形,并与实验值进行比较;绘制了壳体上一些特征点的等效塑性应变曲线和应力峰值曲线,分析了容器材料的应变率效应.结果表明:塑性变形主要集中在爆心附近区域;TNT药量越大,塑性区域与塑性变形越大;容器爆心环面的应力是最大的;应变率效应使壳体材料的屈服极限提高了2.2倍.     

管道瓦斯爆炸流场及其影响因素数值模拟研究

为了提高煤矿瓦斯抽采系统的安全防护布控能力,采用数值模拟方法对管道瓦斯爆炸传播规律及流场特征进行了仿真分析.采用涡耗散模型作为燃烧模型研究了瓦斯爆炸流场的温度、压力、速度、反应速率分布规律,以及管道直径、结构、长度对反应速率的影响.结果表明:反应速率波阵面和温度波阵面均呈""形状,且管壁约束导致反应速率加快;气体高速波与高压波部分重叠,且超前于反应速率波阵面和温度波阵面;管径越小,反应速率越大;管道弯曲处反应速率加快,近似为同管径直管的5倍;管道越长,最大反应速率峰值越大,爆炸反应程度越剧烈.管道内瓦斯爆炸剧烈程度受管径、管道长度及管道结构影响较大,瓦斯抽采系统安全防护布控时应充分考虑以上因素.     

球形密闭容器中煤粉爆炸特性参数研究

为了探明煤粉在密闭空间中的爆炸特性参数,研究了2种煤粉在20L球形密闭容器中的爆炸机理和规律,探讨了不同点火具质量对煤粉爆炸的影响,并对煤粉进行了抑爆研究.结果表明:煤粉爆炸压力随着点火具质量的增加而增加;在点火具质量相同的条件下,2种煤粉的爆炸压力均随着浓度的增加呈现先上升后下降的趋势,高挥发份含量的煤粉最大爆炸压力较低挥发份的大.煤粉-9%甲烷空气混合物比煤粉-空气混合物的爆炸猛烈程度更强,添加SiO2和NH4H2PO4能够降低煤粉的爆炸压力,相对SiO2的物理抑爆而言,NH4H2PO4的物理-化学混合抑爆效果更佳.     

磷酸二氢铵对铝粉的爆炸抑制研究

利用美国MIE点火能测试装置,研究了磷酸二氢铵对铝粉的爆炸抑制作用.在铝粉浓度为1 000g/cm3条件下,通过改变磷酸二氢铵的质量分数、粒径测定磷酸二氢铵的爆炸抑制效果.结果表明,添加极少量磷酸二氢铵,铝粉就可以被完全惰化,抑爆效果非常明显.随着铝粉中所添加的磷酸二氢铵粒径不断增大,能使铝粉完全惰化所需的质量分数也不断增大.在铝粉被完全惰化之前,铝粉中所添加的磷酸二氢铵的质量分数越大,对铝粉的抑爆效果越好.在铝粉中添加粒径分别为75,90,109μm的磷酸二氢铵,要达到金属粉尘完全惰化所需磷酸二氢铵的质量分数分别为10%,15%,20%,75μm的磷酸二氢铵具有最佳的爆炸抑制效果.     

煤气浓度对其爆炸压力的影响研究

在理论分析及大量实验的基础上,探讨研究了煤气浓度与其爆炸压力的对应关系,结果表明,爆压沿煤气最佳浓度的两边递减,这对于深入认识多元爆炸性混合气体爆炸特性,预防这类爆炸事故的发生,具有一定的指导意义.     

泄爆板开启规律及对室内爆燃压力的影响

建立各类泄爆板运动方程,确定室内气体的有效泄流面积.基于热力学和空气动力学原理,分析可燃性气体混合物室内爆燃泄放过程.考虑泄爆板开启方式,提出了室内爆燃压力的计算方法,运用已有实验数据验证其有效性.研究在立方体爆室和球形爆室外墙及屋面安装各类泄爆板时,室内爆燃压力的变化过程,结果表明,泄爆板转动合页位于外墙泄压口侧或下边缘时,泄压效果较好.与立方体爆室相比,球形爆室内最大泄放压力较高,但爆燃持续时间较短.     

煤尘粒径对瓦斯煤尘爆炸的影响研究

煤尘的粒径大小和质量浓度对煤尘的燃烧爆炸存在重要的影响.为研究分析大颗粒煤尘对瓦斯煤尘爆炸产生的影响,在煤尘质量浓度相同的基础上,从参与爆炸的主体煤尘中选取粒径为75μm的大颗粒,分别与粒径为15,25,35μm的小颗粒进行混合爆炸并同时改变大颗粒煤尘的质量百分比,通过有限元软件Fluent,应用连续相、颗粒相计算方法对爆炸过程进行数值模拟,对最大爆炸压力和火焰传播速度进行了分析.结果表明:在大小颗粒混合的复合爆炸中,最大爆炸压力一直处于一个范围之间;总质量一定,最大爆炸压力、火焰传播速度随着大颗粒煤尘质量百分比的增大而呈现下降趋势,并且混合煤尘中小颗粒粒径越小,最大爆炸压力、火焰传播速度越大.     

地下建筑内爆炸冲击波荷载分布规律研究

针对地下建筑结构或高层建筑地下室对爆炸灾害防护设计的需要,研究了建筑内爆炸冲击波在房间墙体开口及通道中的传播过程。通过与相关内爆炸模型试验数据对比,确定了合理的有限元内爆炸数值模型和计算参数,在此基础上模拟分析了内爆炸空气冲击波流场及爆炸荷载分布规律,重点研究了装药量与爆室容积比(W/V)、爆室墙面开口面积与房间容积参数V2/3比(A/V2/3)等因素对建筑内外空气冲击波及壁面反射冲击波的影响,根据大量计算结果,拟合给出了由爆炸间开口向外泄露的空气冲击波压力峰值衰减公式。     

TNT 粉尘爆炸压力发展过程研究

在２０Ｌ球形粉尘爆炸装置中，对ＴＮＴ粉尘爆炸压力发展过程进行了研究，主要讨论了浓度、粒度对其最大爆炸压力（ｐｍ）及最大压力上升速率（（ｄｐ／ｄｔ）ｍ）的影响；同时，理论建模对不同粒度、浓度、湍流度等情况下压力发展进行了研究，发现与实验基本吻合．