空气中氮气或氩气浓度对锆粉尘层着火温度的影响

为了探索抑制锆包壳剪切过程中锆粉着火的方法,采用粉尘层最低着火温度测定仪、红外热成像仪、真空手套箱等测定了不同粒径的锆粉尘层在空气和含不同浓度氮气、氩气的空气中的最低着火温度和火焰温度。结果得出:锆粉的中位粒径从2.4 μm升至71.7 μm,粉尘层最低着火温度从200 ℃升至390 ℃,表明粒径越小的锆粉着火敏感性越高;4种粒径的锆粉燃烧火焰最高温度都在1 776～1 913 ℃范围内,锆粉粒径较大时,燃烧的剧烈程度较低;氮气或氩气体积分数从60%～65%升至70% 85%时,锆粉尘层最低着火温度升至400 ℃,表明空气中高浓度的氮气或氩气对锆粉燃烧有抑制作用,且浓度越高,抑制作用越强,锆粉粒径越小,抑制效果越好。氩气的抑制效果强于氮气。     

粉尘云最低着火温度的粒径尺度效应

利用粉尘云最低着火温度测试仪研究不同粒径尺寸条件下石松子粉和面粉2种典型可燃性粉尘的粉尘云最低着火温度。结果表明:2种粉尘的粉尘云最低着火温度随粉尘粒径增大逐渐升高;粒径尺寸较小的局部范围内存在拐点,分析认为该现象由较小尺寸粒径之间的静电吸附作用导致。     

石松子粉尘爆炸危险性及抑爆研究

为了研究粒径对石松子粉尘爆炸危险性的影响,采用Godbert-Greenwald(G-G)炉和20 L球爆炸装置对石松子粉尘云进行了试验,分析了粒径对爆炸特性的影响,并探讨了Si O2和NH4H2PO4对石松子粉的抑爆效果。结果表明:粒径越小的粉尘着火温度越低,潜在危险性更大;粒径小于48μm的粉尘,在质量浓度为750 g/m3时达到最大爆炸指数22.61 MPa·m/s,其爆炸危险性为Ⅱ级,相比于粒径小于75μm的粉尘,爆炸危险性更高;添加Si O2和NH4H2PO4后,能够显著降低石松子粉的爆炸压力和爆炸指数;与Si O2相比,NH4H2PO4具有更好的抑爆效果。     

镁铝合金粉最小点火能的实验研究

为了评价镁铝合金粉的燃烧爆炸特性,利用哈特曼管研究粉尘浓度、粒径和惰化剂碳酸钙粒度对镁铝合金粉最小点火能的影响,采用平均粒径分别为15、38、75、120μm的镁铝合金粉及平均粒径为5、21、38μm的碳酸钙粉进行实验研究。结果表明:对于同一粒径的镁铝合金粉,随着质量浓度从100 g/m3增大至1 800 g/m3,其最小点火能先减小后增大;随着镁铝合金粉粒径的增大,最小点火能也会随之增大;碳酸钙对镁铝合金粉的最小点火能有着较大的影响,碳酸钙粒度越小,惰化效果越明显。     

高活性铝钆合金的制备及热氧化特性研究

为降低纯铝粉燃料的点火温度,提升体积燃烧热,改善热氧化特性,采用真空感应熔炼法制备了铝钆合金Al-10Gd和Al-2Gd,并破碎成粉制得样品。SEM、EDS图像显示:样品呈片状,元素分布均匀。结合微机全自动量热仪与真密度测试仪对样品的燃烧热进行测量与计算。结果表明:铝钆合金的质量燃烧热与纯铝粉相当,体积燃烧热要高于纯铝粉,在装药体积有限的情况下可以释放更多的能量。采用同步热分析仪研究了样品的热氧化特性。结果表明:铝钆合金的熔点和初始氧化温度均低于纯铝粉,反应放热至少持续到1 550.0 ℃以上,增重约60.42%。金属钆会促进铝粉的热氧化,从而降低燃料的着火点,使燃料迅速升温放热。     

高速列车车厢用减振降噪材料的热解及燃烧特性研究

使用热重-差热分析仪研究氮气气氛中、不同升温速率下高速列车车厢用减振降噪的红磷阻燃丁基橡胶(RP/IIR)复合材料和氢氧化铝阻燃丁基橡胶(ATH/IIR)复合材料的热解特性，采用Kissinger法获得热解动力学参数；使用锥形量热仪研究不同热辐射强度下两种材料的燃烧特性，采用轰燃倾向指数、放热指数和发烟指数评价潜在火灾危险性。结果表明：两种材料的热解反应均为3个阶段，ATH/IIR复合材料的初始分解温度、终止分解温度、最大失重速率温度、残余量、平均表观活化能均高于RP/IIR复合材料的相应值，而质量损失率、热释放速率、产烟速率均小于RP/IIR复合材料的相应值，3个评价指数也一致较低。综合对比，ATH/IIR复合材料具有更好的热稳定性和更小的潜在火灾危险性。     

环形相变单元的蓄热装置设计及运行特性

通过对圆柱和圆环相变单元进行蓄放热性能实验,发现环形结构可有效降低蓄放热时间,提高相变材料蓄放热速率。采用环形相变蓄热单元,设计了一种新型相变蓄热装置,搭建了相变蓄热实验系统,对蓄热装置运行特性进行了分析。结果表明:蓄热工况下,增加换热流体流量,提高换热流体温度,可明显提高蓄热速率;放热工况下,增加换热流体流量可加快蓄热装置的热释放速率,但流量过大相变潜热无法及时释放,在冷水补水流量为4 L/min时,可多提供约44 L温度高于40℃的热水。根据实际生活用水,对间隔用水分别为5 min和10 min两种工况进行了放热实验,同样可以满足用水需求。     

隧道火灾中正庚烷池火燃烧特性的实验研究

隧道火灾中热释放速率是评估临界风速、最高温度及温度分布的一个重要参数,而火源高度和隧道宽度是两个影响热释放速率的重要因素。为揭示上述两个因素对隧道火灾发展的影响,在缩放比例为1:10的隧道模型中进行了一系列小尺寸火灾模拟实验并对正庚烷池火的燃烧过程进行了研究。结果表明:隧道火灾的热释放速率明显大于开放环境,其燃烧过程可分为初始燃烧阶段、过渡阶段和稳定燃烧阶段;增加火源高度地面火灾（火源高度与隧道高度之比H*=0.1）质量燃烧速率小于其他各工况,H*=0.7时质量燃烧速率能增大到地面火灾的3.53倍~5倍;无量纲火焰蔓延总长度正比于无量纲热释放速率的五分之二次方,由于隧道侧壁的限制作用,其比例系数小于Hasemi's模型。     

二硼化镁的热氧化特性研究

利用氧弹式量热计、热分析仪器、高温管式炉等实验装置及手段, 研究了MgB₂颗粒的热氧化特性和能量释放特性。结果表明, MgB₂的实测燃烧热值和燃烧效率均高于无定型硼。在298~1673 K的温度区间内, MgB₂在缓慢升温条件下的热氧化反应包含四个阶段, 其主要的氧化放热和增重都发生在1200~1665 K之间。而无定型硼主要的氧化放热和增重都发生在1919 K附近。在1665 K时, MgB₂的氧化率高达94.3%, 而无定型硼的氧化率仅为43.6%。与无定形硼相比, MgB₂可以在更低温度下充分氧化, 热氧化特性优于无定形硼。     

纤维板砂光粉尘的燃爆特性

以某纤维板生产线的速生杨、马尾松、南方硬杂木的混合砂光粉尘作为研究对象,在分析粉尘粒径及其分布、可挥发分及形貌特征的基础上,采用20 L爆炸球对砂光粉尘进行燃爆实验,探索砂光粉尘的浓度对粉尘燃爆特征的影响,并对爆炸前、后粉尘的热稳定性和特征官能团进行探讨。结果表明,当砂光粉尘质量浓度增加到1 000 g/m3,最大爆炸压力达到最大值0.761 MPa;此后,粉尘浓度的增加反而使砂光粉的最大爆炸压力减小;当粉尘质量浓度增加到1 250 g/m3时,爆炸指数达到最大值17.62 MPa·m/s,且爆炸危险分级为St1(弱爆炸)。实验还采用最小点火能测试系统、热板炉和GodbertGreenwald炉研究了砂光粉尘的燃烧特性,结果表明,粉尘最小点火能为30~100 m J,粉尘层最低着火温度为300℃,粉尘云最低着火温度为420℃。