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。     

二氯甲烷和甲醇混合物爆炸下限的试验研究

为研究二氯甲烷和甲醇混合物的燃爆危险特性,采用FRTA爆炸极限测试仪测试研究不同混合比例的二氯甲烷和甲醇混合物的爆炸下限,分析不同混合比例、初始温度对混合物爆炸下限的影响。试验结果表明:混合物爆炸下限随二氯甲烷体积分数的增大而升高;随着初始温度从20℃升高至100℃,混合比例为88∶12和92∶8的二氯甲烷和甲醇混合物的爆炸下限均呈下降趋势,两种样品的爆炸下限从12.86%和13.60%分别降至10.15%和10.70%;初始温度在20~100℃范围内,混合物的爆炸下限下降速率较大,下降幅度分别为21.1%和21.3%,明显高于丙烷、氨气和甲醇汽油等。运用数值分析原理拟合了二氯甲烷和甲醇混合物爆炸下限随温度变化的规律函数,为相关生产环境的探测预警和防爆设计提供参考依据。     

压力管道输送煤层气的爆炸性分析

以山西沁水煤田煤层气利用工程为例,计算了常温常压下煤层气的爆炸极限.通过对煤层气（压力为2.5 MPa,温度为200 ℃）中甲烷的爆炸上限的压力、温度修正计算,分析了采用压力管道输送煤层气的安全性.     

可燃气体及混合物爆炸极限影响特征研究

简述可燃气体爆炸极限的测试装置、测定标准和爆炸现象判定指标,分析爆炸容器形状和容积对爆炸极限测定的影响。重点分析氧浓度对爆炸极限的影响规律,以及初始温度、初始湿度和初始压力对爆炸极限的影响。结果表明:初始条件对可燃气体爆炸上限影响较大;二氟甲烷等在高压状态下存在燃烧向分解转换过程,爆炸上限呈现剧增趋势;一些含氟难燃气体存在相对湿度极限。该研究可为爆炸性气体环境探测预警与防爆设计提供参考依据。     

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。     

微米级褐煤粉尘爆炸压力试验研究

摘 要：使用近球形煤尘爆炸装置,以微米级褐煤粉尘为研究对象,测试爆炸压力特性变化规律。研究表明：微米级褐煤粉尘爆炸最大压力为0.73 MPa,最大压力上升速率为65.78 MPa/s,该爆炸强度可对爆源附近人员造成极大危害。爆炸前后参与爆炸的挥发分质量分数达到26.25%,表明挥发分是参与褐煤粉尘爆炸的主体成分。随喷尘压力在1.4~2.6 MPa范围内增大,爆炸最大压力和最大压力上升速率均先增大后减小。喷尘压力为1.8~2.2 MPa时,爆炸最大压力相对较大,表明该条件下褐煤粉尘在点火头附近扩散得最充分。随点火延迟时间在70 ~130 ms范围内增大,爆炸最大压力和最大压力上升速率均先增大后减小,最佳点火延迟时间约为100 ms,说明该条件下褐煤粉尘颗粒达到最佳分散状态,爆炸强度最大。     

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。     

500MPa细晶粒钢筋高温下的应力-应变关系

通过拉伸试验,研究了20,200,300,400,500,600,700℃下500 MPa细晶粒钢筋屈服强度、极限强度、弹性模量、延伸率和受拉应力-应变关系的变化规律.结果表明,500MPa细晶粒钢筋屈服强度、极限强度以及弹性模量随温度的升高而逐渐下降,其屈服强度的变化规律与普通热轧钢筋有较大差异.基于试验数据,建议了高温下500 MPa细晶粒钢筋屈服强度、极限强度和弹性模量随温度变化的计算公式以及高温本构模型.     

城镇燃气爆炸特性的研究

通过实验研究初始温度和压力对城镇燃气的爆炸特性的影响,测出初始温度为20～80℃、压力为0．1～0．2MPa条件下燃气的爆炸极限。氮气作为置换气体时燃气的临界可燃浓度对应的体积分数为7．4％～9．0％,对N2抑爆机理进行了研究。     

甲烷爆炸初期火焰传播规律尺度效应研究

为了研究大型实际煤矿瓦斯爆炸火焰传播规律,在长1.5 m、内径0.1 m的小尺寸管道实验基础上,同比例放大管道尺寸至3、5、10、15、20倍,利用FLUENT软件模拟研究甲烷爆炸初期火焰传播特征,得出5个尺度下的火焰传播速度、爆炸压力和爆炸温度的变化规律,并得到拟合曲线。结果表明,管道尺寸对爆炸压力和爆炸温度影响较小;火焰传播速度、爆炸压力和温度是相互影响的。研究可为下一步大尺寸实验提供技术支撑。     

R717和R290爆炸参数实验研究

使用20L球爆炸实验装置,对R717和R290在不同浓度时的爆炸参数开展实验研究,得出爆炸压力曲线、最大爆炸压力,并对比分析初始压力提高后爆炸特性的变化。R717在空气中体积分数为19.0%~22.8%时的爆炸压力较大,最大爆炸压力约为0.65 MPa。R290在空气中体积分数为4.0%~6.0%时的爆炸压力较大,最大爆炸压力约为0.88 MPa。初始压力提高后,R290的最大爆炸压力约提高了相同倍数。     

玻璃纤维复材筋拉伸性能温度效应试验研究

玻璃纤维复材(GFRP)筋拉伸性能的温度效应十分明显,特别是高温环境下其性能变化规律在工程应用中需要重点关注。以GFRP筋直径、温度值高低、温度升高方式和恒温时间等为变化因素,通过试验研究温度效应下GFRP筋拉伸力学性能的变化规律。研究结果表明:随着温度升高,GFRP筋极限抗拉强度和极限应变下降较明显,而高温作用对GFRP筋的弹性模量影响较小。高温下直径16 mm的GFRP筋的极限抗拉强度和弹性模量比直径22,25 mm的高。温度低于240℃的情况下,经恒高温作用后筋体的极限抗拉强度比未经恒高温作用的同温度下的筋材略有增加,高于240℃后两种筋材的极限抗拉强度无明显差异。当恒高温作用时间不超过1 h时,GFRP筋力学性能较为稳定。     

低密度聚乙烯粉尘云爆炸敏感性实验

借助Godbert-Greenwald恒温炉、1.2 L Hartmann管分别探讨了不同粉尘浓度和粒度条件下低密度聚乙烯(LDPE)粉尘云最低着火温度和最小着火能量的变化规律。结果表明,LDPE粉尘云最低着火温度变化范围为370～500℃,粉尘云最小着火能量变化范围为50～720 mJ,两者均随粉尘云浓度的增加整体呈现先降低后升高的变化趋势,并随粉尘粒度的增加而升高。拟合得到粉尘粒度与两者的定量变化关系,可实现爆炸敏感性参数的预测。     

方形管道中二氧化碳抑爆性能实验研究

自行搭建研究可视化方形管道内可燃气体爆炸火焰传播规律的实验平台,充入体积分数为3%、6%、9%、12%、15%、18%的二氧化碳,研究其对9.5%甲烷空气预混气体爆炸压力和火焰传播的影响。方形管道实验段长560 mm、宽80 mm。二氧化碳体积分数为3%时爆炸压力达到最大值,为0.163 MPa;二氧化碳体积分数为18%时爆炸压力达到最小值,为0.113 MPa。利用高速摄影/纹影技术对燃烧过程进行分析。结果表明:火焰前锋阵面传播速度随二氧化碳体积分数的上升而降低。火焰传播中期,火焰前锋阵面形成"准平面火焰",火焰传播中后期,火焰前锋阵面形成"郁金香火焰"结构。二氧化碳体积分数上升至6%以后,火焰发生畸变,出现"双重郁金香火焰"及"双重半平面火焰"结构。     

高后果区天然气管道泄漏扩散的数值模拟

高后果区具有人口密度大及建构筑物集中的特点,其内的天然气管道一旦发生泄漏,人员伤亡及财产损失相对于其他地区更为严重。应用Fluent软件对某高后果区天然气管道泄漏扩散进行二维稳态数值模拟,分析了天然气管道在不同风速、不同泄漏位置以及不同输气压力时的泄漏扩散情况。模拟结果表明,风速对甲烷的扩散有较大的影响,随风速增大,甲烷爆炸范围有先增大后减小的趋势,甲烷扩散的敏感风速为3～5 m/s。管道的泄漏位置对甲烷的扩散影响也较大,管道背风侧泄漏时,两建筑物均处于爆炸范围内,危险性较大;管顶泄漏时,建筑物周围甲烷体积分数较高,易使人窒息;管底泄漏时,大量甲烷聚积在泄漏口附近,爆炸范围较小。甲烷泄漏扩散时,爆炸下限高度随管道输气压力的增大而升高,甲烷扩散的敏感压力为5～6 MPa。     

镁铝合金粉最低着火温度的实验测试

为评价镁铝合金粉着火危险性并保证安全生产,采用Godbert-Greenwald恒温炉装置测试了粉尘浓度、分散压力及惰性介质碳酸钙对镁铝合金粉最低着火温度的影响。结果表明:镁铝合金粉最低着火温度随粉尘质量浓度的增加而降低,粉尘质量浓度为1 364g/m3时最低着火温度最小,为615℃;粉尘质量恒定为300mg、分散压力在0.02~0.05MPa变化时,最低着火温度不同。压力为0.03MPa时最有利于粉尘燃烧,最低着火温度值最小。镁铝合金粉最低着火温度随着碳酸钙质量分数的增加而逐渐升高,当碳酸钙质量分数大于52.4%时能显著抑制镁铝合金粉燃烧,粉尘最低着火温度明显升高。     

地球物理场中煤层气渗流控制方程及其数值解

 为探索地球物理场中原地煤层气运移能力对煤层气储集和富集能力的影响,以地应力场、地温场中煤层气连续性方程、气体状态方程、吸附方程、渗流方程为基础,建立了应力、温度影响下的煤层气渗流控制方程。方程体现了地应力和地温对煤层气压力、含量、渗透率和孔隙率的影响,其中,应力和温度通过影响煤层气压力影响吸附量,通过影响煤层气压力和孔隙率影响游离量;温度还通过影响吸附常数b影响吸附量;不同的应力、温度组合条件下,渗透率的变化机制不同。通过Kaiser声发射原岩应力测试实验、不同温度下煤的甲烷等温吸附实验、不同温度及有效应力下煤体中甲烷渗流实验以及煤的孔隙率、工业分析等实验,研究应力、温度影响下的煤层气渗流特征。不同温度下煤的甲烷等温吸附实验表明,吸附常数a随温度变化不明显,b随温度升高而下降;不同温度、不同有效应力条件下煤的甲烷渗流实验表明,小有效应力条件下,煤体中甲烷渗透率随温度升高而升高;大有效应力条件下,渗透率随温度升高而下降。以实验数据和原始地质资料为基础,采用有限差分法,进行了地球物理场中原地煤层气渗流运移能力的一维、二维数值模拟。计算表明：研究区现今原地煤层气渗流运移导致的煤层气散失甚微,低渗煤层具有良好的储集和富集能力,但不利于后期开采,卸除地应力和升高温度是提高煤层气抽采率的有效途径。     

温度围压对低渗透砂岩孔隙度和渗透率的影响研究

 对低孔、高孔两组低渗透砂岩岩心孔隙度和渗透率在温度压力共同作用下的变化特征进行试验研究。在围压5 MPa、温度25 ℃的条件下,第一组砂岩的孔隙度变化范围为3.2%～4.6%,渗透率为0.098 8×10－3～0.191 9× 10－3 μm2;第二组砂岩的孔隙度变化范围为12.8%～14.2%,渗透率为0.176 7×10－3～0.301 3×10－3 μm2。研究结果表明,在试验采用的温度、压力变化范围(25 ℃～80 ℃,5～55 MPa)内,两组低渗透砂岩的孔隙度、渗透率都表现出了较强的压力、温度敏感性。随温度、围压升高,孔隙度、渗透率都减小,围压对渗透率的影响明显高于温度对渗透率的影响。总的趋势看,温度对孔隙度的影响高于围压对孔隙度的影响,恒定测量围压5 MPa,温度由25 ℃升高到80 ℃,低孔低渗砂岩孔隙度下降了34.7%,渗透率下降了75.1%;高孔低渗砂岩孔隙度降低了18.4%,渗透率下降了35.2%;恒定测量温度25 ℃,围压由5 MPa升高到55 MPa,低孔低渗砂岩孔隙度降低32.3%,渗透率下降了89.5%,高孔低渗砂岩孔隙度降低了4.6%、渗透率降低了77.4%。     

HRBF500钢筋高温后力学性能试验研究

通过拉伸试验,研究20,100,200,300,400,500,600,700,800,900,1 000℃高温冷却后HRBF500钢筋屈服强度、极限强度、弹性模量、延伸率和受拉应力-应变关系的变化规律。结果表明,高温冷却后细晶钢筋,温度历程低于500℃时,钢筋的力学性能变化不明显;高于500℃时,随温度历程的升高,钢筋的应力-应变关系曲线逐渐软化,钢筋的各项力学指标逐渐退化。基于试验数据,提出了高温后500 MPa细晶粒钢筋屈服强度、极限强度和弹性模量随温度变化的计算公式,为开展细晶粒钢筋结构抗火性能分析及火灾后损伤评估提供基础性素材。     

海水干湿循环对带裂缝钢筋混凝土柱力学性能及氯离子含量的影响

通过实验室模拟沿海氯环境和钢筋混凝土结构服役工作条件。使初始裂缝宽度分别为0、0.07、0.10、0.14 mm的钢筋混凝土(RC)偏压柱试件受到100次海水干湿循环作用,观察裂缝发展情况,然后对柱试件进行静力偏压加载试验,并测量受拉区混凝土的氯离子含量。结果表明,不同初始裂缝宽度的RC柱试件经过100次海水干湿循环后,其屈服荷载、极限荷载和延性均随初始裂缝宽度的增加而降低;按规范计算的偏压承载力均高于试验值。与偏压极限荷载试验值相比,当初始裂缝宽度小于0.10 mm时,规范计算极限荷载值的相对误差小于5%,裂缝宽度为0.10 mm及以上时,规范计算极限荷载值的相对误差大于16%。柱试件混凝土受拉表层(0~10 mm)的氯离子含量随初始裂缝宽度的增加而增大;当裂缝宽度小于0.10 mm时,受拉混凝土内层(10~30 mm)的氯离子含量差别不大;裂缝宽度为0.10 mm及以上时,受拉混凝土内层(10~30 mm)的氯离子含量近乎成倍增加。