初始温度对甲烷-空气爆炸压力影响的试验研究?

借助特殊环境20 L爆炸特性测试系统,研究了初始温度对甲烷-空气爆炸压力的影响,初始压力为0.1MPa,初始温度变化范围为298~473 K。结果表明,甲烷-空气爆炸的最大爆炸压力随初始温度的升高而降低,初始温度由298 K升高到473 K,最大爆炸压力由0.783 3 MPa下降到0.501 2 MPa,下降幅度为35.89%。初始温度的升高加快了反应速率,缩短了最大爆炸压力到达时间,由298 K时的127.1 ms缩短到473 K时的85.0 ms。初始温度升高,甲烷-空气最大爆炸压力的上升速率(dp/dt)max呈上升趋势。当初始温度由298 K上升至473 K时,(dp/dt)max升幅并不大,仅为9.16%;爆炸特征值KG不断增大,其爆炸危险性也随之增大。从反应开始到到达最大爆炸压力这段时间内,爆炸压力上升速率的变化在一定程度上可以反映甲烷-空气爆炸反应速率的变化情况。     

环氧粉末涂料爆炸危险性评估

采用20L球爆炸测试装置、哈特曼管式爆炸测试装置和Godbert-Greenwald炉等研究不同粒径环氧粉末涂料在不同质量浓度和喷粉压力下的爆炸敏感度和强度参数的变化规律。结果表明:粉尘云最小爆炸质量浓度为30～40 g/m~3,且随粒径增加呈现非单调变化;爆炸压力随质量浓度增大呈现先增大后减小的趋势,存在最佳爆炸浓度;粉末粒径对最大爆炸压力无显著影响,最大压力上升速率随粒径增大而明显减小;最小点火能、粉尘云最低着火温度随粒径增加而单调递增,粉尘云最低着火温度随喷粉压力增加而逐渐降低。     

细长密闭管道内油气爆炸特性研究

针对长径比对密闭管道内汽油蒸汽和空气的混合气爆炸特性的影响进行实验。研究表明:细长密闭管道内的油气爆炸压力为两阶段上升,而压力上升速率曲线呈现出"双峰"结构;最大爆炸压力和取得最大pmax值的最佳油气浓度均随管道长径比L/D的增加逐渐减小;达到最大爆炸压力所需时间随管道长径比L/D的增加呈线性关系增加,且靠近最佳油气浓度的油气受管道长径比的影响较小,而偏离最佳油气浓度较远的油气受管道长径比的影响较大;随着油气浓度的增大,第二个压力上升速率峰值先呈指数增长,达到峰值之后呈负指数下降;当油气浓度低于临界浓度时,第二个压力上升速率峰值比第一个压力上升速率峰值低,而高于临界浓度时则反之;第一个和第二个压力上升速率峰值及取得最大(dp/dt)max2值的油气浓度均随管道长径比L/D的增加而降低。这些规律性的结论可为管道的防抑爆设计提供理论依据和重要参考。     

顶部点火下甲烷-空气预混泄爆特性研究

利用自主设计和搭建的1 m³矩形泄爆系统，开展了顶部点火条件下7%～13%浓度范围的甲烷-空气预混气体泄爆实验，研究甲烷浓度对泄爆过程中火焰演化和内部超压特性的影响规律，并结合压力时程曲线和火焰演化图像等进行机制分析，研究结果表明：浓度对甲烷-空气预混气体的泄爆特性有显著影响，在特定甲烷浓度下，容器内部超压出现双峰现象，在各浓度下均出现压力峰值P₁,而压力峰值P₂仅在浓度为9%出现。各浓度均出现的第一压力峰值P₁随着浓度的增加呈现先增大后减小的趋势，而该峰值出现时间的变化趋势却与之相反，两者均在甲烷浓度10%下取得极值。这一现象主要由初始火焰传播、外部爆炸、亥姆霍兹振荡和泰勒不稳定性等因素综合影响形成。仅在甲烷浓度9%出现由火焰与声波耦合作用诱发产生的声学峰值P₂,该峰值远大于压力峰值P₁;其主要由火焰和声压的相互促进与扰动触发热声耦合作用影响形成。火焰向下传播速度随浓度呈先增加后减小的趋势，在甲烷浓度10%时达到最大值，且稍富燃状态下燃烧速度总体较快。     

罐状空间内含尘甲烷爆炸流场变化试验研究

为了研究罐状空间内不同浓度的煤尘对含尘甲烷爆炸流场变化的影响,使用60 L的定容燃烧弹为试验装置,在试验装置的同一个断面上布置4个压力传感器,按照上、下、左、右位置命名为P_U、P_L、P_D、P_R,通过爆炸压力以及激光纹影系统拍摄的火焰图像,分析爆炸压力与火焰结构的变化情况。试验共设计6组工况,试验选用浓度为9.5%的甲烷空气预混气体,再分别往气体中加入0 g/m³、5 g/m³、10 g/m³、15 g/m³、20 g/m³、25 g/m³的煤尘进行试验。试验结果表明：单一甲烷爆炸时,爆炸压力变化共分为4个阶段：压力上升阶段,压力降低阶段,二次上升阶段以及持续降低阶段,其中P_U传感器压力峰值最大,上升速率最快。在含氧量恒定的情况下,含尘甲烷爆炸的压力峰值随煤尘浓度的增加呈现先增大后减小的规律,煤尘浓度为15 g/m³时,爆炸压力...     

100%置障与浓度梯度耦合作用甲烷爆炸激励效应实验研究

以阻塞率100%柔性障碍物及浓度梯度为影响因素,构建甲烷—空气预混爆炸实验模型,设立了6个实验工况,以爆炸压力峰值、火焰传播速度为表征参数,研究置障及浓度梯度耦合作用下爆炸激励效应。结果表明:障碍物数量与浓度梯度叠加造成的激励效应,非常猛烈,实验中出现最大火焰传播速度超过3 Ma,最大压力达到0.27 MPa。同时发现,置障及浓度梯度耦合作用下爆炸火焰波传播区域,较之于均匀浓度条件下,增加1倍。本文有助于矿井巷道内设置风帘等设施下甲烷气体爆炸传播过程特殊现象的研究,为甲烷爆炸事故调查、事故防治、应急救援等提供理论依据。     

钛粉尘云的爆炸特性

利用20 L球型密闭爆炸装置,对5种不同粒径的球形钛粉进行爆炸实验;选取喷尘压力p、紊流指数t_v均处于敏感值的数据,分别拟合出最大爆炸压力P_(max)、最大爆炸指数K_(max)随钛粉粒径和浓度变化的函数,以及两者的敏感质量浓度、爆炸下限质量浓度ρ_(lim)随粒径变化的函数。结果表明:最大爆炸指数的敏感质量浓度和敏感紊流指数大于等于最大爆炸压力的敏感质量浓度和敏感紊流指数;随着粒径增加,最大爆炸压力以二次函数的形式减小,而最大爆炸指数以指数函数的形式减小,两者对应的敏感质量浓度、爆炸下限浓度以线性函数的形式增加;随着钛粉浓度的增加,最大爆炸压力和最大爆炸指数以二次函数的形式先增大后减小。     

密闭空间煤粉爆炸特性的实验研究

为了探明煤粉在密闭空间中的爆炸特性参数,利用20 L球形爆炸装置进行实验测试,实验研究了不同点火能量对煤粉爆炸行为的影响,对比CaCO_3和Al(OH)_3两种惰性介质的抑爆效果及惰性介质的抑爆效力随点火能量的变化规律进行了重点探讨。结果表明:随着点火能量的增加,爆炸压力随着煤粉浓度的增加呈现先上升后下降的趋势,在同一浓度下,粉尘最大爆炸压力和最大升压速率呈线性上升,在高浓度下,粉尘爆炸压力受点火能量的影响更显著;添加CaCO_3和Al(OH)_3能够降低煤粉的爆炸压力,相对于CaCO_3的物理抑爆而言,Al(OH)_3的物理-化学抑爆效果更佳;惰性介质抑爆效力随点火能量增加而下降,建议采用5~10 k J点火能量考察惰性介质对煤粉爆炸的抑制效力。     

综合管廊内燃气爆炸荷载特性实验研究和数值模拟

我国综合管廊内燃气安全问题亟待研究和解决.为了研究管廊内燃气爆炸荷载特性,在0.11 m×0.11 m×6 m的小尺寸管道内进行甲烷-空气混合气体封闭爆炸实验,研究了在不同点火能量(电极点火-2 J;化学点火-5 J)下,甲烷浓度为7.5％ ～13.5％的爆炸波的传播规律.结果表明:燃气爆炸超压峰值随浓度的增大先增加后...     

变直径管内甲烷爆炸压力的测定

本文通过在等直径管中加入变直径管,研究了变直径管对甲烷爆炸压力的影响.实验结果表明:与等直径管相比,变直径管的存在对甲烷在长管中的爆炸传播规律产生了显著影响,改变了甲烷爆炸最大爆炸压力的变化趋势,最大爆炸压力曲线呈现明显的单峰三区形状;甲烷爆炸冲击波传播到变直径管的前端,即截面积突然变小的区域,冲击波气流湍流度加强,爆炸压力显著增大.因此,煤矿巷道中应尽量消除或减少截面积突然变小的区域.     

油气爆炸在细长密闭管道内的振荡传播特性

针对细长密闭管道内汽油蒸气-空气混合气爆炸的振荡传播特性进行实验。研究表明:细长密闭管道内的油气爆炸分为振荡和非振荡两种爆炸模式;振荡爆炸超压呈现出锯齿状振荡特征,其超压增长期由4个阶段组成:第1阶段无明显的压力上升;第2阶段的高压力上升速率与快速的火焰有关;第3阶段的超压振幅以抛物线形式增长,此阶段是否有压力振荡与油气浓度、管道长径比有关,第3阶段的振荡周期随时间减小,振荡周期与火焰锋面前方的未燃区长度有关;第4阶段的超压振幅以指数形式增长,振荡周期趋于稳定并随管道长度的增加呈线性关系增加,振荡周期受到油气浓度的影响;振荡爆炸只在一定油气浓度范围内发生,且振荡爆炸的发生与油气浓度、管道长径比有关;振荡爆炸极限范围及其在油气的爆炸极限内所占比例均随管道长径比的增加而增大。     

密闭直管内瓦斯爆炸温度和压力的实验研究

瓦斯爆炸是一个瞬间过程。为了分析瓦斯爆炸过程中的爆炸压力以及温度的变化规律,利用封闭的直管瓦斯爆炸实验系统,分别进行了瓦斯体积分数为6.5%~10.0%时的爆炸实验。研究表明:瓦斯的体积分数为9.5%时,管内爆炸温度最高,达到了1 292.27 K;管内达到最高爆炸温度所需要的时间最短,为351 ms;管内爆炸压力最大,达到了0.766 MPa;管内达到最大爆炸压力所需时间最短,用时208 ms。点火源附近的温度都是最高的,管道尾端的温度是最低的。     

N2 O-C2 H4预混气体火焰的传播特性

运用标准k-ε模型,对N₂O-C₂H₄预混气体在水平半封闭管道内火焰传播过程进行了数值模拟,得到了火焰锋面结构、传播速度、出口压力和燃烧区的气流速度随时间的变化规律。研究结果表明,管道内预混火焰传播过程分为3个阶段:点火初期的平面火焰传播阶段、Tulip火焰传播阶段和指形火焰传播阶段;火焰传播速度呈指数增长,管道出口处压力和气流速度均呈现出先增大后减小的趋势。同时,采用高速摄影系统、压力传感器、有机玻璃管等装置对预混气体的火焰加速进程和压力演变过程进行了验证,实验结果与数值模拟结果一致。     

初始压力和富氧系数对CH4/O2/N2预混气体爆炸特性的影响

为了探究甲烷CH4在富氧和非常压条件下的爆炸危险性,确保CH₄气体在不同工况下的安全使用,借助5 L圆柱形爆炸装置,研究了初始压力p₀和富氧系数E对CH₄/O₂/N₂爆炸特性的影响。包括最大爆炸压力p_max、最大压力上升速率（dp/dt）_max和最大压力到达时间t_c等衡量CH₄爆炸安全性的指标。结果表明:当E为 0.21、0.25和0.30时,p_max随p₀的增加始终线性上升;而当E为 0.35和0.40时,p_max随p₀的增加先缓慢线性上升、后快速线性上升;（dp/dt）_max随p₀的增加分为线性上升和一阶指数快速上升。在E为0.21和0.25时,t_c随p₀的增加而线性增大,因为在燃烧初始阶段CH₄活化自由基的销毁速率增加,降低了反应速率和燃速,引起预混气体t_c的延长;但随着E的增加,氧气的促进作用与自由基销毁的抑制作用形成新的竞争效应,使得t_c先增加、后下降。     

含弱约束受限空间油气爆炸外部特性研究

构建了含弱约束面的受限空间油气爆炸模拟实验系统,对含有弱约束的受限空间油气爆炸外部特性进行了实验研究。实验获得了容器外部不同位置处爆炸超压随时间的变化规律,同时利用高速摄影系统记录了爆炸火焰发展变化过程。研究结果表明:(1)竖直方向和水平方向爆炸压力随时间变化规律均为"破膜与泄流正超压→最大负超压→外部爆燃正超压→二次负超压",竖直方向上最大爆炸压力要略大于水平方向上的最大爆炸压力。(2)随着油气浓度的增加,爆炸超压先增大后减小,在初始油气浓度为1.79%时爆炸超压达到最大值。(3)随着比例距离的增大,外部爆炸超压呈负指数规律递减。(4)火焰形态变化过程可分为"喷射引燃阶段→卷曲变形阶段→蘑菇云状火焰阶段→衰弱熄灭阶段",火焰最大高度为0.85 m,最大直径为0.6 m。     

Fe73．5Cu1Nb3Si13．5B9纳米晶磁粉芯磁性能研究

用Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶粉体,加入一定量的塑化剂,通过模压成型方法制备磁粉芯.实验结果表明,在一定粒度范围内,磁导率μ随粉体粒度增大而增大,品质因数Q,随着粒度的增大而减小,且在一定频率范围内,μ呈现良好的频率稳定性;塑化剂质量百分含量α越大,μ越小.当α=6.5%时,μ达到最大值31.8.0～300kHz范围内,α与Q成反比;300～1000kHz范围内,α与Q成正比例关系;磁导率μ随着成型压力的增加而提高,相反,压力越大,Q值越小;磁导率随着磁粉芯测试温度的提高逐渐减小,0≤f≤700kHz范围内,温度升高,Q降低,700kHz≤f≤1000kHz范围内时,温度升高,Q值升高;随退火温度的增加,μ和Q均呈现先增大后减小的趋势.     

浓度对微米级铝粉爆炸压力的影响

为了研究铝粉尘浓度对爆炸压力的影响,通过搭建大型水平圆管爆炸装置,分析了铝粉尘爆炸时爆炸压力随浓度的变化规律。实验结果表明：甲烷爆炸的冲击波和火焰能有效地引燃铝粉,使其发生二次爆炸,并大大增强爆炸的冲击力;铝粉粒径不变,浓度分别为200、300、400、500、600 g/m³ 时,爆炸峰值压力随着浓度的增大先上升后减小。工业生产中,一方面要防止多相可燃物并存,引发连锁反应;另一方面要及时清理降尘,防止粉尘发生积聚,形成高浓度粉尘云。     

石墨烯/聚酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能

采用氧化石墨烯还原法制备了石墨烯,通过溶液共混法制备了石墨烯增强聚酰亚胺复合材料;研究了石墨烯/聚酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能及摩擦学作用机制。结果表明,随着石墨烯含量增加,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和硬度均呈先上升后下降的趋势,而冲击强度呈先升高而后降低,再升高的趋势。当添加1.0%(质量分数)的石墨烯时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率达到最大值,分别比纯聚酰亚胺提高了149%和652%。石墨烯的加入显著降低了聚酰亚胺复合材料的摩擦系数和磨损率;随石墨烯含量增加,复合材料的磨损率先下降后上升,而摩擦系数先显著降低,尔后平缓减小。随载荷增加,复合材料的磨损率呈平缓下降的趋势;而随滑动速率增加,磨损率呈上升趋势。石墨烯增强的聚酰亚胺复合材料的磨损机理为粘着磨损。     

空气源热泵热水器系统性能分析

为了预测空气源热泵热水器的运行性能,提高系统稳定性和降低能耗,建立空气源热泵热水器系统仿真模型,在焓差实验室对一台水箱容积为150L的一体式空气源热泵热水器样机进行变工况实验以验证模型的准确性,利用所建立的模型研究蒸发器入口空气流速及制冷剂质量流量对机组性能的影响。结果表明:系统制热量和COP都随环境温度的升高而不断增大;系统制热量随蒸发器入口空气流速的增大而呈增大趋势,在达到某值后,系统制热量变化趋于稳定;系统COP随制冷剂质量流量的不断增加呈先增大后减小的趋势,即制冷剂质量流量存在最佳值使得热泵性能系数最高。     

不同保护Ar气含量下304不锈钢熔敷组织演变及夹杂物特征分析

为了提高304不锈钢熔敷组织的质量,选择Ar气对实心焊丝提供保护,并试验测试分析了不同保护Ar气含量对304不锈钢熔敷组织及夹杂物性能的影响。研究结果表明:当Ar在保护气内的含量降低后,熔敷层硬度减小,冲击韧性随温度升高呈现先上升后下降的趋势,屈强比先减小后增大。当保护气内存在80%的Ar后,获得了具备优异力学特性的熔敷层。熔敷层组织中存在较多的马氏体组织以及部分条状奥氏体组织,条状马氏体中形成了大量的位错结构。当Ar含量达到96%时,熔敷层生成了许多颗粒以及条形的碳化物,每个柱状晶中都形成了几乎呈平行排列状态的板条块结构。当Ar的含量降低后,夹杂物尺寸与数量都上升。当保护气内的Ar含量达到80%时,在熔敷层内形成了更多的有助于促进铁素体形核的杂质。所有熔敷层内形成的夹杂物都是由氧化物以及部分硫化物构成的夹杂物,靠近中心部位的Al与Ti含量更高。