温度压力耦合下甲烷爆炸极限变化规律研究

采用气相爆炸极限测试装置研究甲烷与空气的预混气体在30~100、0.1~1.0 MPa下爆炸极限的变化规律。爆炸管体长1 500mm,直径260mm。实验结果表明:随着初始温度和初始压力升高,甲烷爆炸范围变宽,爆炸危险性升高。100、1.0 MPa时甲烷爆炸下限为5.25%,不随温度、压力出现明显的变化;爆炸上限为27%,爆炸上限随温度、压力变化明显。用SPSS对初始温度和初始压力耦合下爆炸上限的变化规律进行拟合,得出拟合公式。     

三种测试装置与判定标准对比研究可燃气体爆炸

利用三种可燃气体爆炸极限测试装置在不同温度开展实验研究,选取乙烯、丙烷(R290)、液化石油气,对比分析实验结果及实验现象判定,分析初始温度、初始压力对爆炸极限的影响。结果表明,三种装置实验获得的爆炸下限一致性较好,爆炸上限体积分数最大差值超过15%,说明不同装置对爆炸上限实验值影响显著。利用5 L玻璃爆炸极限测试装置开展一系列实验,探究初始温度对可燃气体爆炸极限的影响规律,验证了20~100℃温度范围内乙烯和R290爆炸下限随初始温度变化趋势基本一致,近似呈现出线性关系。     

克拉维酸钾微晶纤维素混粉爆炸参数测定研究

对引起克拉维酸钾微晶纤维素粉尘发生爆炸的相关条件进行了试验研究.取克拉维酸钾微晶纤维素1∶1混合粉尘,利用20 L球形粉尘爆炸测试装置.结果表明:①随着含湿量的增加,粉尘爆炸下限值也增加.②测试结果得出,粉尘最低着火温度为210 ℃;粉尘云的最低着火温度为370 ℃.③随着粉尘质量浓度的提高,最大爆炸压力也随着提高;纯克拉维酸钾粉尘的爆炸压力都要超过混合粉尘.④惰化试验结果表明,氧气体积分数低于14.6%时,粉尘不爆炸;为15.5%时爆炸特别猛烈.结论:可为药物粉尘爆炸事故防护措施提供参考.     

邯郸强膨胀土三向膨胀力特性试验研究

对在不同干密度、初始含水率、温度下的邯郸强膨胀土和复合改性后的膨胀土进行三向膨胀力试验研究。结果表明,在试验条件范围(干密度:1.2,1.35,1.5,1.65 g/cm~3;初始含水率:15%,18%,21%,24%;温度:20℃,35℃,45℃,55℃,65℃)内,竖向与水平向膨胀力的比值随干密度增加而增加,干密度等于1.2g/cm~3时,比值接近1;干密度是决定平衡时间的关键因素,干密度越大的试样膨胀平衡时间越长,且所有试样平衡时间都在3000 min内;在室内常温(20℃左右)和初始含水率相同时,竖向膨胀力随干密度呈指数关系递增;相同温度和干密度下,随着初始含水率增加,三向膨胀力皆呈线性减小的规律,且三向膨胀力与初始含水率关系曲线的斜率随干密度线性递增;经过0.8%PVA(聚乙烯醇)+5%KCl(氯化钾)的混合溶液改性,并添加0.6%聚丙烯纤维后的土样竖向膨胀力下降33.3%,0.8%PVA+4%CaO(氧化钙)的混合溶液改性的土样竖向膨胀力下降16.7%。未改性和经过0.8%PVA+4%CaO的混合溶液改性的土样竖向膨胀力随着温度的升高而减小,经过0.8%PVA+5%KCl的混合溶液改性,并添加0.6%聚丙烯纤维后的土样随着温度升高竖向膨胀力先增加,温度大于45℃后逐渐减小。     

蓄热燃烧法火灾爆炸风险分析及防范

介绍蓄热燃烧法的系统组成及工艺流程。以甲烷、甲苯、甲醇、乙酸乙酯等为研究对象,采用自行设计的爆炸极限测试设备研究了在不同温度梯度(25、50、75、100、150、200、250、300、350℃)、压力梯度(0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 MPa)条件下的爆炸极限,研究蓄热燃烧法处理有机废气的火灾、爆炸危险性。实验结果表明:随着温度的升高,几种VOCs爆炸下限都趋于降低,而爆炸上限升高;随着压力的上升,爆炸下限也在降低。结合实验结果和蓄热式热力焚化炉的工作原理,分析其在运行过程中的爆炸危险因素,提出针对性防爆措施。     

汽油液雾与低体积分数甲烷混合物爆炸特征研究

为了研究少量汽油液雾对低体积分数甲烷爆炸特征的影响,利用20 L球形爆炸测试装置,研究了1、2 mL汽油的液雾单独与空气混合的爆炸情况。通过改变甲烷体积分数,研究了甲烷分别与1、2 mL汽油的液雾混合后的爆炸特征,分析了汽油添加量对整个体系的爆炸下限影响。结果表明,汽油对甲烷-空气混合物爆炸影响非常显著,添加量分别为2、2.5、3 mL时,pmax分别是0.11、0.79、0.82 MPa,相应的（dp/dt）max分别是10.57、32.52、108.53 MPa/s。甲烷体积分数为6%时,汽油添加量为2 mL时,pmax是1.01 MPa,比添加1 mL汽油时增大31%,比未添加汽油时增大了320%。甲烷和汽油液雾混合后,其混合体系的爆炸下限低于各自在空气中的爆炸下限。1 mL汽油与空气混合物不发生爆炸,与体积分数≥3.5%的甲烷混合后能够发生爆炸。2 mL汽油与体积分数≥0.3%的甲烷混合,该体系依然能够发生爆炸。研究结果能够为封闭和半封闭空间中泄漏燃气与其他可燃性液体蒸气混合物的爆炸及预防提供数据支撑。     

湍流状态下氢气爆炸极限的试验研究

为研究氢气在流动状态下的爆炸特性,运用FRTA爆炸极限测试仪测试了不同湍流强度下氢气的爆炸极限。通过调节容器内搅拌子的转速表征不同的湍流强度,并运用二维旋涡模型分析氢气的爆炸极限与湍流强度的关系,得出爆炸上限、爆炸下限与湍流强度的拟合关系式。结果表明:宏观静止状态下氢气的爆炸极限为4.59%~73.67%;当搅拌子转速从0 rad/min增大到1 200 rad/min时,氢气的爆炸下限上升到5.011%,爆炸上限下降到72.402%。湍流强度增加时,氢气的爆炸下限升高,爆炸上限下降,爆炸范围变窄。     

温压耦合作用下的粉砂岩动态力学特性试验研究

采用自行研制的温压耦合及动力扰动试验系统,对20℃～300℃和不同轴向静压作用下粉砂岩的动态强度进行室内试验研究,讨论温度和压力对岩石动态强度变化规律的影响。研究结果表明:(1)在20℃～100℃范围内粉砂岩动态峰值强度随温度升高而上升,当温度超过100℃后,随温度升高而下降;(2)当温度相同时,对岩石施加不同轴向静压,粉砂岩的冲击破坏强度首先随轴向静压增大而迅速提高,但当轴向静应力达到约45MPa后,冲击破坏强度反而随轴向静压上升而下降,且轴向静压越大岩石冲击破坏强度降低幅度越大。     

易燃易爆液池重气浓度扩散规律分析

易燃易爆危化品储罐泄漏后易造成火灾爆炸事故。为研究不同泄漏物质连续实时泄漏液池重气体积分数扩散规律,运用SLAB模型模拟汽油、乙醇、甲醇及甲醛储罐泄漏后的重气扩散。结果表明：重气与略重气扩散体积分数随下风向距离变化均呈现先增大后减小的趋势。在距地高0.3~0.6 m处,甲醇和甲醛的混合蒸气云团体积分数峰值均高于各自爆炸下限的5.5%和7.0%,危险性大于重气,更易导致火灾爆炸等事故。     

温度对聚羧酸超塑化剂吸附和分散性能的影响

在10℃、20℃、30℃环境下,聚羧酸超塑化剂在水泥颗粒上的吸附量随着温度的升高逐渐增加。10℃、20℃、30℃环境温度下60min后的吸附率分别可以达到47．2％、61．8％、66.2％。初始分散能力随温度的升高而提高,在较高温度下分散保持能力有所下降。在不同温度下,聚羧酸超塑化剂在初始分散阶段的吸附量与分散性能直接相关,呈线性关系;随着温度的升高,吸附量的增加带来的分散性能增加幅度逐渐减小。     

聚酰胺树脂粉尘/丙烷/空气杂混物爆炸特性

选取三种不同粒径的聚酰胺(PA)树脂粉尘,以激光粒度仪测量粒径分布。在20L爆炸试验装置中开展PA粉尘/丙烷/空气组成的杂混物爆炸特性研究,分析丙烷浓度对粉尘爆炸参数的影响规律。结果表明:在三种PA树脂粉尘/空气混合物中施加丙烷气体均导致粉尘爆炸下限呈现降低的趋势。对于粒径较小的PAⅢ树脂粉尘/空气混合物,施加的丙烷体积分数为2.0%时,爆炸下限降至原值的一半。与单纯的可燃粉尘/空气混合物相比,可燃气体与可燃粉尘热解生成的可燃挥发分相叠加,其最大爆炸压力升高。对于大粒径粉尘,该增强作用尤为显著。杂混物的最大压力上升速率也呈现增大的趋势。对于PAⅢ粉尘/空气混合物,施加的丙烷体积分数为2.0%时其最大爆炸压力成倍增长。     

建筑复合相变材料的储热配方与热物性研究

利用理论公式分析癸酸-月桂酸混合物相变温度随配比的变化情况,初选四种配方并通过DSC实验分析混合物的相变温度和相变焓。结果表明:可通过利用施罗德公式计算癸酸-月桂酸混合物的相变温度,进而试配适应温度需求的癸酸-月桂酸混合物;随着癸酸比例的增加,癸酸-月桂酸混合物的相变温度和相变潜热都相应地减小;癸酸比例为40%~60%的癸酸-月桂酸混合物的体积膨胀率在7.5%左右,相变温度在20~30℃之间,在室内舒适温度范围内,且相变潜热较高,可用作建筑节能复合相变储能材料。     

三元可燃混合液体蒸气爆炸下限研究

利用FRTA爆炸极限测试仪测定三元混合液体的爆炸下限值,分析爆炸下限随混合体系组分与配比的变化规律。基于基团贡献法将混合物的基团贡献值与爆炸下限进行关联,建立线性和非线性预测模型。对两个模型的预测残差进行分析可见,预测模型在建立过程中未产生系统误差,稳定性较好。两种模型的复相关系数R2及外部预测结果 Q2均大于0.75,满足预测模型的要求(R20.6,Q20.5),可实现根据混合原子基团贡献值预测三元混合液体爆炸下限。     

实时温度与循环载荷作用下花岗岩单轴力学特性实验研究

采用多功能岩石高温三轴实验机,通过实验对比分析花岗岩在实时温度和循环载荷作用下的单轴应力–应变特性,揭示温度与循环载荷对其力学特性的影响规律,研究表明:(1)实时温度下花岗岩的单轴抗压强度和弹性模量随温度升高总体呈下降趋势。极限应变随温度的变化规律呈"W"型,即25℃～200℃,极限应变随温度升高而降低;200℃～300℃,随温度升高而增大;300℃～500℃,随温度升高而降低;500℃～600℃,随温度升高而升高;(2)经应力循环后其弹性模量普遍提高,但温度不同提高的幅度不同,100℃时提高的幅度最小,400℃时提高的幅度最大,提高值主要发生在第2次应力循环,从第2～50次的应力循环中弹性模量的变化较小;(3)在25℃和600℃,花岗岩经有限的几次循环后便发生破坏,强度较应力循环前有所降低,而在其他温度点,经应力循环后其强度有不同程度的提高;(4)花岗岩在100℃和400℃温度条件下,经过50次应力循环后的极限应变值大于无应力循环的极限应变,其他温度点的变化非常微小。研究结果对涉及温度和循环应力同时作用下岩石类工程稳定性研究具有重要的理论意义和应用价值。     

高温焙烧后黏土孔隙与力学特征研究

 为研究温度作用后黏土孔隙与力学参数变化规律,以不同温度作用后黏土为研究对象,主要采用压汞法、单轴压缩试验,着重分析其孔隙度、渗透率、体积分维数、单轴抗压强度、普氏系数变化规律。得到以下结论：试样中孔隙开放孔较多,孔隙连通性较好,孔隙主要以500 nm～1 000 nm为主;试验温度范围内,大孔总体积随温度的升高而增大,100 ℃～650 ℃之间,微孔总体积随温度的升高而增大,650 ℃以后,随温度的升高而减小;100 ℃～700 ℃之间孔隙度随温度的升高而增大,700 ℃以后有所减小;采用Menger海绵体模型和热力学模型得到的体积分维数随温度的升高整体减小,而采用热力学方法得到的孔隙分维值更能表征试样孔隙特征;100 ℃～700 ℃之间渗透率随着温度升高而增大,700 ℃以后有所减小;100 ℃～400 ℃之间,单轴抗压强度和普氏系数基本维持不变,400 ℃～700 ℃之间,两者随温度的升高快速增大,700 ℃以后,两者随温度的升高而减小,这与试样内部矿物的转变密切相关。     

混凝土经历常温至-40℃及-80℃冻融循环作用的受压强度试验研究

通过混凝土经历常温(10℃)至-40℃及-80℃两种温度区间的冻融循环作用试验,考察混凝土低温冻融循环作用下受压强度变化规律和不同低温冻融循环作用温度区间的影响。结果表明,下降温度下混凝土的破坏声响短暂而清脆,呈现明显的脆性破坏特征;而10℃时破坏声响则稍长且沉闷。随低温冻融循环作用次数的增加,试件破坏偏心现象逐渐显现。经历两种不同温度区间冻融循环作用,随冻融循环作用次数的增加,上限温度时混凝土受压强度的变化规律相似,均呈平稳波动状;下限温度时则对冻融更为敏感且不同温度区间的变化规律有较大差别。混凝土受压强度在下限温度为-80℃时有明显的下降趋势,而在下限温度为-40℃时则基本上呈平稳波动,但随冻融循环作用次数增加两者的差异逐渐减小。     

高温后上海软黏土的土-水特性及微观机理试验研究

土-水特征曲线(SWCC)是揭示非饱和土性状的主要本构关系,但对于100℃以上高温环境下软黏土的土-水特性研究很少。针对上海软黏土的常温(20℃)土样和105℃,150℃和200℃等高温加热4 h后的土样,采用气相法研究了高温作用后上海软黏土的土-水特征曲线随温度的变化,同时,通过扫描电镜(SEM)试验研究了高温后软黏土的土-水特性随温度变化的微观机理。试验结果表明100℃以上高温环境下上海软黏土的土-水特征曲线随温度升高呈逐渐下降趋势,说明随温度升高软黏土的持水能力下降,吸力降低,进气值减小。分析各温度下土样的SEM图像发现,土的总孔隙数量减少,但少量孔隙的孔径增大,从微观特征上说明了土-水特性随温度升高的变化趋势和变化机理。说明,孔隙数量和孔隙结构随温度升高发生的变化是导致软黏土的土-水特性随温度升高而变化的根本原因。     

温度对水泥基注浆体抗压强度影响的试验研究

针对近年来不断出现的高地温注浆加固问题,在室内模拟相应工程环境,测试了不同养护温度(20、40、60和80℃)对不同水灰比和组成的水泥基注浆体抗压强度的影响。结果表明:浆体的抗压强度随水灰比增大而降低,水灰比较大时,降低幅度变缓;3 d抗压强度随温度的升高而提高,14 d和28 d抗压强度则在低于40℃时随温度升高而提高,高于40℃时随温度升高而降低;水灰比越小,有助于浆体强度发展的温度阈值越低;20℃和40℃养护时,浆体的抗压强度随龄期延长而提高,而养护温度为80℃时,抗压强度随龄期延长呈降低趋势。对于水灰比为1.0的浆体,在20℃和40℃养护时,掺入6%和9%的膨润土可以提高其抗压强度,而在80℃养护时,反而降低其抗压强度。     

高温作用后钼尾矿混凝土单轴受压性能试验研究

为研究钼尾矿混凝土高温后的单轴受压力学性能,进行了不同目标温度（20,200,300,400,600,800 ℃）条件下钼尾矿混凝土的轴心抗压强度、峰值应变、弹性模量、泊松比、破坏形态及质量变化的试验研究。结果表明：钼尾矿混凝土试件的质量损失率随温度的升高而增加,在800 ℃时质量损失率平均为6.52%;轴心抗压强度随温度的升高而逐渐降低,800 ℃时与常温相比平均降低70.04%,且随钼尾矿掺量的增加而降低;而峰值应变随温度的升高先减后增;弹性模量和泊松比都随温度的升高而降低,在800 ℃时弹性模量和泊松比平均比常温降低88.22%和35.66%。对于弹性模量,大体上随着钼尾矿掺量的增大而减小;而对于泊松比,钼尾矿掺量100%的混凝土略大于掺量50%的混凝土。根据试验结果,建立了钼尾矿混凝土高温后的单轴受压应力-应变本构方程。     

锂离子电池热失控气体燃爆特征实验研究

为研究储能电站电池单元的火灾危险性,针对锂离子电池发生热失控后释放混合气体的爆炸危险性和火灾危险性进行实验研究,测定分析锂离子电池电解液的危险性以及不同环境气氛下锂离子电池的热失控特性。结果表明：按锂离子电池热失控释放主要气体组分配制的混合气体具有较大的爆炸危险性,爆炸下限为6.1%,最大爆炸压力可达0.61~0.76 MPa,可对建筑物造成严重破坏;配制的混合气体最小点火能为0.3 mJ。锂离子电池电解液在120~130 ℃温度下挥发蒸气危险性较高,爆炸下限为2.3%,且燃烧后产生的刺激性气体可能导致人体的二次伤害。实验采用三元锂电池热失控触发温度为125~150 ℃。研究结果可以为锂离子电池储能电站可燃气体探测、通风设计等提供支持。