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。     

玉米淀粉粉尘爆炸特性及火焰传播过程的试验研究?

为了全面地认识玉米淀粉粉尘爆炸的敏感性和爆炸破坏效应,分别采用粉尘云着火温度装置、20 L球粉尘爆炸装置和粉尘云火焰传播装置对玉米淀粉的粉尘云着火温度、爆炸下限质量浓度、爆炸压力、爆炸氧极限浓度以及粉尘云火焰传播过程进行了研究。结果表明:玉米淀粉粉尘云最低着火温度在380~390℃之间;粉尘云爆炸氧极限浓度(体积分数)在10%~11%之间;爆炸下限质量浓度和最大爆炸压力随着化学点火具质量的增加而呈现出不同的变化特征,随着化学点火具质量的增加,玉米淀粉的爆炸下限质量浓度逐渐降低,而玉米淀粉爆炸压力逐渐升高。在不同的粉尘质量浓度条件下,粉尘云火焰传播速度和火焰温度有一定的变化,在粉尘质量浓度为500 g/m3时,火焰传播速度和火焰温度均达到最大值,分别为13.81 m/s和1 107℃。     

浓度梯度对甲烷-空气混合气体爆炸特性参数的影响

为研究浓度梯度的变化对甲烷-空气预混气燃爆特性的影响。在方形爆炸实验管道中布置压力、温度传感器,开展不同甲烷浓度梯度下甲烷-空气预混气体爆炸试验。研究结果表明:浓度梯度的增大使管道内甲烷-空气预混气的火焰平均速度和最大爆炸压力均呈现先升高后降低的趋势,当浓度梯度为1.0%时二者均达到最大值;爆炸压力上升速率亦随浓度梯度增大先升高后降低,浓度梯度为1.5%时最大;达到最大爆炸压力的时间随浓度梯度的增加呈现往复变化趋势;甲烷-空气混合气的爆炸温度随浓度梯度的上升呈现先上升后下降的趋势。     

外部空间与初始温度对氢气与空气混合气体爆炸过程的影响

为了研究容器形状和初始温度对氢气与空气预混气体爆炸过程的影响,分别采用20 L球形容器和20 L圆柱形容器对氢气与空气混合气体的爆炸过程进行了研究。首先,通过壁面压力传感器获取了两种容器内的最大爆炸压力,并采用高速摄影装置拍摄了球形容器内部爆炸火球的发展变化过程。其次,利用计算流体力学方法对氢气爆炸过程进行了数值模拟,获取了三维爆炸压力场、火焰温度场等爆炸参数,对比分析了容器内不同位置处的压力曲线,并探讨了初始温度对氢气爆炸压力的影响。实验结果表明:在常温下,最大爆炸压力出现在氢气体积分数为30.0%的条件下,略高于理论当量浓度。数值模拟结果表明:两种容器内,火焰传播初期均呈球面往外发展;容器内上壁面的压力均低于右壁面的压力;由于壁面不规则的反射作用,圆柱形容器第1个压力峰值后的压力振荡周期不同步;在体系初始压力不变的情况下,初始温度提高20%,容器内部总的物质的量减少,最大爆炸压力下降15%。     

液态CO2爆破系统压力动态响应及爆炸能量分析

为了研究液态CO_2爆破系统的压力响应特性和爆炸能量,通过实验室测定液态CO_2爆破系统爆破管内压力,获得压力与时间关系曲线,分析了压力曲线变化规律,结合SpanWagner CO_2状态方程,对常用的两种爆炸能量公式进行了分析与讨论,给出了液态CO_2爆破系统的爆炸能量的计算方法。结果表明:整个液态CO_2汽化过程的时间为0.026~0.086 s,高压流体释放时间约为0.18~0.26 ms。对外做功过程是一个压力值动态震荡衰减过程:首先高压流体以峰值压力作用于介质,随后以70%~80%峰值压力对介质产生二次破坏作用,最后以较低水平压力对介质产生气楔作用。两种常用的爆炸能量公式可以在一定程度上评估液态CO_2爆破系统爆炸能量产生的危害级别,但准确性不够,结合SpanWagner状态方程和爆破管内压力可以提高计算液态CO_2爆破系统的爆炸能量的准确性。     

球形密闭容器内氢气浓度对混合 气体燃爆特性的影响

为了研究不同体积分数的氢气 空气混合气体的燃爆压力及压力上升速率,采用20 L球形容器进行实验研究,并利用Fluent软件基于Navier-Stokes方程组以及k-ε湍流模型进行数值模拟研究。通过数值模拟研究氢气燃爆过程中的压力变化、温度分布及火焰传播过程,得到的模拟结果和实验结果基本吻合。结果表明,随着氢气体积分数的增加,最大燃爆压力呈现先增大后减小的趋势,在氢气体积分数为30%时达到最大,为0.761 5 MPa;升压速率最快,为0.299 2 MPa。数值模拟获得了燃爆过程不同时刻的可燃气体组分质量浓度分布、压力场、温度场和气流速度矢量,为实际应用中防爆、抑爆提供了理论依据。     

密闭环境下含铝炸药爆炸场温度与压力特征

通过对不同铝粉质量分数的炸药爆炸场温度、压力参数的测量,研究了在密闭条件下,炸药爆炸场温度、压力的响应特征及响应规律。结果表明,在密闭条件下,含铝炸药爆炸场温度高于理想单质炸药,铝粉质量分数的增加可提高爆炸场温度及延长温度持续时间。当铝粉质量分数为40%时,爆炸温度出现最大值,其值大约在850℃左右。相比之下,含铝炸药的爆炸场压力虽远不及理想单质炸药,但当铝粉质量分数为40%时,其超压存在一个较大值。     

基于高速摄像的半开口管道内瓦斯预混火焰传播特征的分析

采用高速摄像研究了长1．5m、截面0．1m ×0．1m半开口有机玻璃方管内3种典型浓度下瓦斯预混火焰传播特征。结果表明：典型的瓦斯火焰运动过程分为火焰成长期、火焰加速期和火焰消失期3个阶段;甲烷体积分数略高于最佳值时,管内瓦斯火焰传播速度较大;3种典型浓度下光滑管道内瓦斯火焰传播阵面-点火时间满足GaussAmp曲线,其拟合度较高、相关性好;由火焰阵面-时间拟合曲线微分得出的火焰传播速度-时间曲线,更能反映实际瞬时火焰传播速度情况。火焰运动图像分析及瞬时火焰传播速度计算方法,对管内气体火焰或矿井瓦斯火焰特征研究具有一定的借鉴作用。     

无机惰性介质对面粉爆炸的抑制效果与机理

为研究CaCO_3、Al(OH)_3、NaHCO_3、NH_4H_2PO_44种无机惰性介质对面粉爆炸现象的抑制效果,采用20 L球形爆炸仪进行面粉爆炸实验;通过进行粒径分析和热重分析,探讨无机惰性介质的抑爆机理。结果表明:4种惰性介质对面粉粉尘的爆炸均有抑制作用,最大爆炸压力随着无机惰性介质的质量分数的增大而减小;当无机惰性介质质量分数≤50%时,粒径是影响最大爆炸压力的最主要的因素,粒径越小抑爆效果就越好,CaCO_3由于其粒径小、分散度高而抑爆效果最好;当无机惰性介质质量分数50%时,NaHCO_3因其分解温度最低、分解产物能够吸热并中断面粉爆炸链式反应而抑爆效果最好。     

泄压与隔爆联用的粉尘爆炸压力特性

作为目前市场上运用最广泛的隔爆产品,隔爆翻板阀一般与泄压板联用,以防止粉尘爆炸传播。为了探究粉尘爆炸时泄压与隔爆联用对容器内压力及隔爆效果的影响,进行了工业规模的粉尘爆炸实验。实验结果表明:由于隔爆翻板阀的影响,容器内部出现了二次峰值压力;随着隔爆翻板阀安装距离的增加,容器内两个峰值压力的时间间隔从28.2 ms增加到62.3 ms,且到达隔爆翻板阀前的峰值压力从0.067 MPa上升至0.101 MPa;泄压面积的增大会导致容器内部和隔爆翻板阀前端峰值压力降低,并可能导致隔爆失败。     

高精度气体水雾含量测量方法的研究

研究了一种快速高精度测量气体中水雾含量的方法.当含有水雾的气体通过装有玻璃纤维的采样管时,多种过滤机制使水雾沉降到玻璃纤维表面,通过称量玻璃纤维滤筒的重量差,可计算出气体的水雾含量.分析结果表明:当玻璃纤维直径为5 μm时,其过滤层对水雾的收集效率大于99%;采用高纯度的玻璃纤维,可以减小其在烘箱中的失重.当玻璃纤维纯度为99.5%时,经7 h加热后,失重小于0.1 mg;玻璃纤维床层阻力和收集效率随液滴平均粒径增大而增加,对于平均粒径为1 μm 的水雾粒子,其收集效率大于99.5%.玻璃纤维过滤法比吸附法和光学法测量精度高,重复性和稳定性好,且测量结果不受环境和气体温度的影响.     

Influence of nitromethane concentration on ignition energy and explosion parameters in gaseous nitromethane/air mixtures

The aim of this paper is to provide new experimental data of the minimum ignition energy (MIE) of gaseous nitromethane/air mixtures to discuss the explosion pressure and the flame temperature as a function of nitromethane concentration. Observations on the influence of nitromethane concentration on combustion pressure and temperature through the pressure and temperature measure system show that peak temperature (the peak of combustion temperature wave) is always behind peak pressure (the peak of the combustion pressure wave) in arrival time, the peak combustion pressure of nitromethane increases in the range of its volume fraction 10-40% as the concentration of nitromethane increases, and it slightly decreases in the range of 40-50%. The maximum peak pressure is equal to 0.94 MPa and the minimum peak pressure 0.58 MPa. Somewhat similar to the peak pressure, the peak combustion temperature increases with the volume fraction of nitromethane in the range of 10-40%, and slightly decreases in 40-50%. The maximum peak temperature is 1340 °C and the minimum 860 °C. The combustion temperature rise rate increases with the concentration of nitromethane in 10-30%, while decreases in 30-50% and its maximum value of combustion temperature rise rate in 10-50% is 4200 °C/s at the volume fraction of 30%. Influence of the concentration of nitromethane on the combustion pressure rise rate is relatively complicated, and the maximum value of rise rate of combustion pressure wave in 10-50% is 11 MPa/s at the concentration 20%.     

进气温度与压力对锥形涡流管性能的影响

以氮气为工质,对锥形涡流管能量分离特性进行了实验研究,结果表明入口气流温度对锥形涡流管的工作性能影响较小.进气压力越高,能量分离性能越强,不同压力下都在冷气流率约0.2时,可得到最大制冷效应和制冷效率,冷气流率约为0.5时,可获得最大制热效应.升高压力可提高锥形涡流管的能量分离性能,但提高幅度逐渐减小,当压力升高到一定...     

多孔材料抑制瓦斯爆炸传播的实验及机理

利用自行设计加工的断面为30cm×30cm方形爆炸实验管道,对不同参数的金属丝网、泡沫陶瓷材料和多孔泡沫铁镍金属的抑爆效果分别进行了实验研究,结合材料特点,分析了其抑爆机理。实验结果表明,金属丝网、泡沫陶瓷和多孔泡沫铁镍金属对瓦斯爆炸传播均有一定抑制作用,多孔泡沫铁镍金属衰压和阻火效果优于金属丝网和泡沫陶瓷,材料的损坏程度明显降低,对火焰衰减效果增强;测点4,多孔泡沫铁镍金属相比40目40层金属丝网对最大火焰温度的衰减率提高了43.8%,相比Al2O3 7cm大孔泡沫陶瓷提高了34.5%。测点7,多孔泡沫铁镍金属相比40目40层金属丝网体对爆炸超压的衰减率提高了29.9%,相比SiC 5cm大孔泡沫陶瓷提高了22.4%。     

热端管长度对涡流管性能影响的实验研究

研制了不同热端管长度的涡流管,并以空气作为工作介质,通过实验研究了热端管长度对涡流管能量分离性能的影响.实验结果表明:对于常温涡流管,在入口压力为0.5MPa的情况下,相同冷流率时,随着热端管长度的增加,涡流管的制冷温度效应、单位制冷量和制冷系数增加,而其制热温度效应无显著的规律;对同一热端管长的涡流管,随着冷流率的增加,涡流管的制冷温度效应、单位制冷量和制冷系数增加,且在冷流率为40%～50%时出现峰值,而制热温度效应随冷流率的增加而增加,在冷流率范围内未出现峰值.     

岩石介质中双孔爆破效应的数值模拟研究

基于动力分析软件LS-DYNA及Langrange-Euler耦合算法,数值模拟研究了双炮孔同时起爆和微差起爆(微差时间分别为0.05 ms、0.1 ms、0.3 ms和5 ms)时爆炸冲击波在岩石介质中的传播规律和爆破对炮孔周围岩体振动效应的影响。研究表明:双炮孔同时起爆初期,损伤破碎区的扩展类似于单孔爆破;当爆炸冲击波相互叠加后,两炮孔中间纵向单元和药柱内外两侧横向近区单元的压力和等效应力随爆心距的增大而减小,而自由面上单元呈现出先增后减的变化趋势,且在距药柱10 cm外出现内侧单元的压力和应力值均高于外侧;微差起爆可缓解爆破振动和改善爆破效果,以同时起爆药柱完全引爆所需时间0.3 ms为例,当微差小于0.3 ms时,随着微差时间的延长,微差起爆对周围岩体单元的压力和等效应力峰值的降低幅度越大,同时缓解岩体纵向爆破隆起和z方向的振动效应也越明显,但超过0.3 ms后则微差起爆的改善效果受到一定限制。