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.     

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.     

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.     

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.     

受限空间内气体爆炸惰化泄爆实验研究

为研究惰化条件下受限空间内部混合气体爆炸及泄爆过程中的压力变化规律,对侧面带有泄爆口的球形容器在不同惰性气体浓度条件下密闭爆炸及泄爆过程进行了实验研究.结果表明:容器内初始压力越大,气体爆炸压力及压力上升速率越大,且容器内压力峰值与初压呈线性增加;密闭爆炸时惰性气体占甲烷-空气混合气体的比重越高,容器内的最大压力越低,压力上升速率越小,从点火到达最大压力所用的时间越长,容器内的最大压力与惰性气体的体积分数呈近似线性关系;泄爆与惰化联合作用对容器内的压力峰值及压力上升速率影响都较显著,破膜之前压力缓慢上升,破膜之后快速下降;当惰性气体的浓度达到临界体积分数10%时,泄爆膜一打开,容器内的压力立即下降,使非平衡泄爆转化为平衡泄爆.     

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.     

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。     

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.     

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．     

多元混合气体对CH4爆炸影响的反应动力学模拟

为深入研究多元混合气体对CH4爆炸的影响和作用机理,选取C2 H6,C2 H4,CO,H2典型可燃气体,采用CHEMKIN软件构建零维封闭均相反应器模型,研究其对CH4爆炸反应过程的影响,模拟分析以CO为主导的混合气体对CH4最大爆炸压力、最大爆炸温度和爆炸过程中关键自由基(H,O,OH)的影响,同时对H+OH自由基最大体积分数变化规律进行分析,并与理论当量状态下各单一气体对CH4爆炸过程的影响规律作对比.结果表明:混合气体的添加对CH4最大爆炸压力和最大爆炸温度有明显促进作用;爆炸过程中H自由基最大体积分数持续增加,O和OH自由基最大体积分数变化与CH4体积分数有关;多元混合气体对CH4的最大爆炸压力和最大爆炸温度影响与单一H2或CO对其影响规律相似,对关键自由基(H,O,OH)的影响规律与CO更为接近.通过敏感性分析获得了影响CH4爆炸过程的关键反应.     

Surface characteristics and wetting mechanism of respirable coal dust

In this study,FTIR and XPS spectroscopy,specific surface area and pore size analyses,wetting and other experimental means have been applied to investigate respirable coal dust surface properties and wetting mechanism.The research shows that coal dust surface structures,chemical and element compositions are changed in the refining process of coal dust.Compared with large particle coal dust,respirable coal dust is a weak hydrophilic and strong hydrophobic substance.The reason:the smaller the particle size of coal dust,the more unsaturated its surface.The absorption of air is strong and it is easy to form an air film on coal dust surfaces.Coal dust contact with water is actually a compound contact of liquid in contact with a solid and gas in contact with a solid.The smaller the particle size,the larger the pore volume and the higher the degree of surface roughness,the larger the area of gas in contact with a solid and the worse the coal dust wettability.Another reason is that the changes in the composition of atoms on the dust surface and structures affect coal dust wettability.The results of this study establish a theoretical basis for the invention of effective reduced-dust technology.     

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。     

New Respirable Dust Suppression Systems for Coal Mines

Dust suppression in coal mines is a worldwide problem which has not been solved effectively. The application of negative pressure secondary dust removal （NPSDR） is a breakthrough in the coal mine safety field. In this paper, NPSDR technology and ultrasonic dust suppression systems are introduced. High pressure water is supplied to the NPSDR device which is mounted on the shearer. A negative pressure field is formed in the device. At the same time, the dusty air around the shearer drum will be sucked into, and purged from, the NPSDR device by the negative pressure field. An ultrasonic dust suppression system uses water and compressed air to produce micron sized droplets which suppress respirable coal dust effectively. The NPSDR technology can be used for shearer dust suppression while ultrasonic dust suppression can be applied in areas such as the transportation positions. These dust suppression methods have the following advantages： high efficiency, wide applicability, simple structure, high reliability and low cost.     

Coal Dust Explosions in a Large Scale Experimental Tube

Coal dust explosion conducted in a 200 mm diameter, 29.6 m long tube is prese nted in this paper. 40 dust dispersion system sets were used to disperse coal du st into the tube. A constant temperature hot wire anemometer was used to measure the gas velocity during the dispersion process. Kistler piezoelectric pressure sensors were used to measure the propagation of the pressure wave during the exp losion process. The overpressure of coal dust explosion in the tube was 70 kPa and the velocity of pressure wave...     

套管排气管型旋风分离器性能的数值模拟研究

利用CFD技术对新型套管排气管型旋风分离器的性能进行了研究.在两相流的研究中采用了相间耦合的随机轨道模型.研究结果表明:该新型旋风分离器比普通型的流场的静压分布更有利于阻止灰斗内气流的返混;可排出两种不同含尘量的净化气体,内排气管排出的净化气体的含尘量较外排气管低、且随着内管直径的减小而降低,内排气管的总压降比外排气管大、且随着内管直径的增大而逐渐降低;通过改变内排气管的直径可以控制从内排气管排出气体的含尘量,便于后续分级处理.     

半封闭受限空间煤尘与瓦斯耦合爆炸研究

煤尘参与的瓦斯爆炸事故具有很强的破坏性和伤害性,是煤矿的重大事故之一.用一端开口的半封闭管道爆炸实验装置,通过改变瓦斯与煤尘耦合爆炸浓度及点火条件,揭示受限空间瓦斯与煤尘耦合爆炸的规律.实验结果表明,封闭下的耦合体爆炸火焰传播速度较开口状态达到极值快,但极值点距点火位置较近,开口爆炸火焰传播距离是积聚耦合体长度的2倍左右;瓦斯参与的煤尘爆炸,爆炸相对强度随瓦斯浓度的增加而增加,传播距离更远;理论推导瓦斯与煤尘耦合爆炸超压传播距离与爆炸能量的平方根成正比,与巷道断面积的平方根成反比,研究结果为防治瓦斯爆炸、事故勘验以及阻隔爆装置的研制提供了可靠的实验数据.     

Evaluation of the 20 L dust explosibility testing chamber and comparison to a modified 38 L vessel for underground coal

The phenomenon of combustible dust explosions is present within many industries. Tests for explosibility of dust clouds per ASTM E1226 use a 20 L explosive chamber that places the combustible dust directly below the dispersion nozzle which generates a thorough mixture for testing purposes. However, in the underground coal mining industry, there are a number of geologic, mining, and regulatory factors that change the deposition scheme of combustible coal dust. This causes the atmosphere of a coal mine to have a variable rock dust-coal dust mixture at the time of ignition. To investigate the impact of this variable atmosphere, a series of lean explosibility tests were conducted on a sample of Pittsburgh Pulverized coal dust. These explosibility tests were conducted in a 38 L chamber with a 5 kJ Sobbe igniter. The 38 L chamber generates a variable air-dust mixture prior to ignition. The test results indicate that the 38 L chamber experiences reduced explosive pressures, and lower explosibility index values when compared to the 20 L chamber.     

掘进工作面高压水细射流除尘规律研究

通过井下高压水细射流辅助破岩系统的掘进机工作面在掘进期间变化压力水释放的压力进行除尘的一系列试验，并综合已有的井下掘进工作面高压水细射流除尘的资料，总结出掘进期间压力水释放压力与粉尘产尘率之间的关系，并由此推出高压水细射流除尘的最佳水压范围。     

一般空气区内煤尘爆炸冲击波在弯道内传播规律研究

煤尘爆炸冲击波传播规律是研究冲击波的破坏和伤害机理的前提及依据,基于流体动力学、爆炸动力学理论研究巷道转弯情况下煤尘爆炸冲击波传播规律.依据斜激波在弯道内的传播规律,建立了在巷道转弯情况下一般空气区煤尘爆炸冲击波传播的数学模型,推导出冲击波在弯道内传播规律的表达式.采用冲击波波阵面后突跃的参数来表征冲击波,进而推导出冲击波在巷道转弯时的传播规律的简化公式,分析得出冲击波初始压力、转弯角度越大衰减系数就越大,与试验结果进行对比分析,验证了理论推导的结果.