纳米Fe2O3对温压炸药中铝粉爆炸特性的影响

为提高温压炸药配方的威力,根据铝热反应的基本原理,在温压炸药固相组分中添加纳米Fe₂O₃,探究通过诱导铝热反应的方式来提高炸药威力的新途径。利用20 L柱形爆炸容器在10 kJ点火能量下研究了不同质量比的微米或纳米铝粉与纳米Fe₂O₃组成的混合体系的爆炸特性。研究发现,随着纳米Fe₂O₃含量的增大,Al/Fe₂O₃混合体系的最大爆炸压力和升压速率呈现先增大、后减小的趋势。当纳米Fe₂O₃质量分数为5.4%时,混合体系的最大爆炸压力最大。随后,在此配比下开展了混合体系粉尘浓度对爆炸特性的影响规律研究。结果表明,随着粉尘浓度的增加,最大爆炸压力先增加、后降低,在质量浓度为400 g/m³时达到峰值。结合理论分析认为,纳米Fe₂O₃的加入能够改善温压炸药固相体系的反应活性,且对铝粉的爆炸剧烈程度有促进和抑制的双面作用。     

石松子粉粉尘爆炸试验研究

该论文采用20 L球形爆炸测试装置对粒径在75μm以下的石松子粉的粉尘爆炸下限浓度、爆炸压力和爆炸指数随粉尘浓度的变化规律等进行了研究。研究结果表明:石松子粉粉尘爆炸下限浓度在20～40 g/m3之间,在粉尘浓度相对较低的60～500 g/m3时,粉尘的爆炸压力和爆炸指数随着粉尘浓度的提高而急速上升,在浓度为500 g/m3时达到最大,此时最大爆炸压力为0.69 MPa,爆炸指数为17.20 MPa.m/s;继续增加粉尘浓度,爆炸压力和爆炸指数略有下降,但仍维持在较高值;并判定石松子粉粉尘爆炸危险性分级为Ⅰ级。     

RDX/Al含铝炸药水下爆炸实验研究

铝粉含量和周围介质的可压缩性对含铝炸药的爆炸效应有很大影响.通过水下爆炸实验,研究了铝粉含量对RDX/Al含铝炸药水下爆炸冲击波能量的影响以及冲击波特征参数随传播距离的变化关系.结果表明,铝粉在爆轰产物中的二次燃烧反应明显地减缓了水中冲击波后压力的衰减,提高了冲击波的能量和冲量,当铝粉含量为20%时,RDX/Al含铝炸药的冲击波能量达到最大值.确定组分的含铝炸药仍然符合爆炸相似律,无量纲冲击波特征参数与对比距离的函数关系可以拟合为幂函数形式.     

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。     

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℃。     

铝粉粒度对RDX基含铝炸药水中爆炸近场特性的影响

为研究铝粉粒度对RDX基含铝炸药水中爆炸近场特性的影响,采用转镜式高速扫描相机对含30％(质量分数)微米铝粉、20％(质量分数)微米铝粉与10％(质量分数)亚微米铝粉的2种RDX基含铝炸药水下近场爆炸过程进行了观察记录,获得了沿装药径向的爆炸冲击波传播轨迹扫描底片。通过对2种含铝炸药水中近场爆炸扫描底片进行判读分析,获取了沿装药径向的爆炸冲击波传播迹线与爆轰产物膨胀迹线,由此分析得出2种含铝炸药爆炸冲击波传播速度、波阵面压力和爆轰产物气泡的膨胀位移等参数的变化规律,并对2种含铝炸药相关参数进行了对比分析。结果表明,在10％(质量分数)微米铝粉替换为亚微米铝粉后,含铝炸药冲击波的初始传播速度及波阵面压力减小且能量衰减速率也降低,冲击波传播距离为40 mm左右时,2种炸药的阵面压力便较为相近,并且在爆轰产物气泡膨胀阶段,由于亚微米铝粉反应较快,其释放的能量导致气泡膨胀速率增长较快。     

纤维板砂光粉尘的燃爆特性

以某纤维板生产线的速生杨、马尾松、南方硬杂木的混合砂光粉尘作为研究对象,在分析粉尘粒径及其分布、可挥发分及形貌特征的基础上,采用20 L爆炸球对砂光粉尘进行燃爆实验,探索砂光粉尘的浓度对粉尘燃爆特征的影响,并对爆炸前、后粉尘的热稳定性和特征官能团进行探讨。结果表明,当砂光粉尘质量浓度增加到1 000 g/m3,最大爆炸压力达到最大值0.761 MPa;此后,粉尘浓度的增加反而使砂光粉的最大爆炸压力减小;当粉尘质量浓度增加到1 250 g/m3时,爆炸指数达到最大值17.62 MPa·m/s,且爆炸危险分级为St1(弱爆炸)。实验还采用最小点火能测试系统、热板炉和GodbertGreenwald炉研究了砂光粉尘的燃烧特性,结果表明,粉尘最小点火能为30~100 m J,粉尘层最低着火温度为300℃,粉尘云最低着火温度为420℃。     

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。     

RDX基铝纤维炸药与铝粉炸药水下爆炸性能比较

为了评估含铝炸药的综合性能,将铝粉用铝纤维代替,与RDX均匀混合压制得到铝纤维炸药,分别对铝纤维炸药、铝粉炸药、RDX进行水下爆炸实验,测量70 cm、90 cm、120 cm、150 cm处冲击波压力时程,获得三种炸药在不同位置处的冲击波压力峰值、冲量、比冲击波能、气泡脉动周期、比气泡能等参数,研究表明:在压力时程的有效持续时间内,铝纤维反应速率低于铝粉,铝纤维破碎消耗部分能量,导致铝纤维炸药的压力峰值、冲量、比冲击波能低于铝粉炸药。铝纤维的比表面积小,未被氧化的铝含量比铝粉高,且第一次气泡脉动周期较长,使得铝纤维与铝粉参加反应的程度相当,铝纤维炸药的比气泡能略高于铝粉炸药,使得铝纤维炸药的总能量与铝粉炸药相当。     

木粉最低着火温度的实验研究

为评价木粉着火爆炸危险性,保证安全生产,采用GodbertGreenwald恒温炉研究粉尘浓度、粒径及分散压力对木粉尘云最低着火温度的影响。结果表明:木粉着火敏感质量浓度为424 g/m3,此浓度下最低着火温度为402℃;粉尘粒径从38μm变化到45μm时,木粉最低着火温度由474℃升高到541℃;粉尘质量恒定为100 mg,分散压力由20 kPa升高到50 kPa,木粉最低着火温度由402℃变化为440℃。     

铝化炸药水下爆炸冲击波特性分析

采用一维流体动力学、与时间相关的JWL爆轰产物状态方程以及压力指数为1/6的反应速率方程,计算分析了铝化炸药水下爆炸冲击波特征参数对反应速率的依赖关系.结果表明,反应速率常数存在阈值,只有反应速率足够大,才能充分利用爆炸能量.根据铝粉粒度与反应速率常数的相关性,通过控制铝粉粒度可以设计不同的能量输出特性.     

便携式粉尘爆炸实验演示装置的研发

随着粉体工业的发展,粉尘爆炸的危险性日益突出。对于粉尘爆炸的认识及相关研究在中国起步较晚,相应的用于安全教学及培训的实验器材也比较缺乏。笔者提出了研发便携式粉尘爆炸实验演示装置,该装置采用传统的Hartmann管结构,用高强度镍铬合金钢替代原始的有机玻璃制造管体,以承受爆炸产生的最大压力;管体上、下两部分均采用旋入式结构提高装置的便携性;端盖上设置压力传感器和泄爆膜片连接口,既可以测试爆炸压力信号,又可观测粉尘爆炸的声光效果;利用单片微机系统控制点火延时时间和喷粉时序,使操作简便、精确、可靠、安全;通过调整粉尘浓度和喷粉压力,实现最大爆炸压力和爆炸极限的测试,最大爆炸压力数据经计算机处理后利用数码管显示。该装置具有携带方便、操作简单、爆炸显示效果好、性价比高等特点,可随时随地进行粉尘爆炸测试和教学演示实验。     

石松子粉尘爆炸危险性及抑爆研究

为了研究粒径对石松子粉尘爆炸危险性的影响,采用Godbert-Greenwald(G-G)炉和20 L球爆炸装置对石松子粉尘云进行了试验,分析了粒径对爆炸特性的影响,并探讨了Si O2和NH4H2PO4对石松子粉的抑爆效果。结果表明:粒径越小的粉尘着火温度越低,潜在危险性更大;粒径小于48μm的粉尘,在质量浓度为750 g/m3时达到最大爆炸指数22.61 MPa·m/s,其爆炸危险性为Ⅱ级,相比于粒径小于75μm的粉尘,爆炸危险性更高;添加Si O2和NH4H2PO4后,能够显著降低石松子粉的爆炸压力和爆炸指数;与Si O2相比,NH4H2PO4具有更好的抑爆效果。     

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。     

含铝温压炸药的爆炸能量结构研究

为了研究黑索今（RDX）基含铝温压炸药的爆炸能量释放规律及爆炸能量输出结构，对5种含铝温压炸药的爆热和爆速进行了测试，利用绝热式爆热量热计测量了铝粉质量分数为30%的RDX基含铝温压炸药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气和1.0 MPa氧气环境下的爆炸能量，结合测试数据对试样的爆轰热、爆热和燃烧热进行理论计算。结果表明，RDX基含铝温压炸药的爆速随铝粉含量的增加而线性减小；爆热随铝粉含量的增加呈现先增大后减小的趋势，在铝粉质量分数为40%时，爆热达到最大值。试样在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、1.0 MPa氧气环境下的爆炸能量逐渐增加，环境压力的增大和气氛环境中氧含量的增加都会提高炸药的爆炸能量，富氧环境下的爆炸能量可以定量地表征炸药的燃烧热。样品的爆轰热占燃烧热的9.8%~26.4%，爆热占燃烧热的34.5%~50.0%，且这两个参数都随铝粉含量的增加而降低。     

膨化硝铵炸药粉尘爆炸性的初步实验研究

膨化硝铵炸药是一种常见的工业炸药,该文通过20L爆炸球对其粉尘爆炸的危险性进行了试验研究,并和玉米淀粉粉尘进行了比较。研究结果表明,膨化硝铵炸药发生粉尘爆炸的可能性很小,在50～1100g／m^3的浓度范围均未发生粉尘爆炸;玉米淀粉有着粉尘爆炸的危险。所得结果为它们的生产及使用安全提供了必要的参考。     

典型爆炸粉尘的危险性预测

本文在国际通用的Siwek 20-L球形爆炸装置内系统研究工业生产中典型爆炸粉尘的危险性,包括粉尘爆炸下限,粉尘层最低着火温度,最大爆炸压力和爆炸指数。结果表明随着粉尘浓度的增加,其爆炸威力呈先增后减的趋势。对粉尘的惰化实验研究表明,惰性介质的添加能有效降低粉尘爆炸威力,混合体系在高添加量下甚至失去可爆性。     

HMX基含铝炸药铝粉反应率的估算*

利用爆热弹测试了以HMX为基不同配比含铝炸药的爆热值。根据炸药爆热的测定值,分别通过最小吉布斯自由能法和平衡常数法确定了不同配比炸药的爆炸产物组成,进而计算得到两种方法下不同组成的含铝炸药中铝粉的反应率。结果表明,随着铝粉质量分数增加,铝粉的反应率呈线性增大,铝粉质量分数在30％时达到最大,之后随铝粉质量分数的增加,铝粉的反应率呈下降趋势。     

梧桐树粉尘爆炸特性研究

以梧桐树粉尘为例,研究了可作为工业粉状炸药添加剂的木粉粉尘的爆炸特性。运用哈特曼管测试了粉尘云的最小点火能,得出样品1#、样品2#和样品3#的最小点火能分别为70、90 m J和150 m J。将响应面法中的Box-Behnken试验设计应用于粉尘爆炸压力的测试,用20 L爆炸球进行试验,并从试验结果中拟合回归方程,由此判断出粉尘浓度对爆炸压力的影响最大,其次是点火能量,再次是粉尘粒径。对爆炸压力的试验条件进行优化,试验测得压力值为0.795 9 MPa,试验值与预测值之间的误差仅为1.28%,证明了该模型非常有效。     

含铝炸药深水爆炸冲击波和气泡脉动的数值模拟

为了研究CL-20基和HMX基及其含铝炸药深水爆炸过程,选取LX-14、LX-19、PAX-30和PAX-29 4种炸药,采用AUTODYN数值计算软件,计算其深水爆炸过程的各项参数。计算结果表明:CL-20基炸药水下爆炸性能优于HMX基炸药;铝粉的加入可以大幅度提高冲击波峰值压力、气泡脉动周期及气泡最大半径,而二次压力波峰值压力略有降低。计算TNT深水爆炸过程的参数,并与试验值相对比,误差小于5%,说明球对称一维方法可以很好地模拟炸药深水爆炸过程。最后,计算得到4种炸药的峰值压力均符合水下爆炸相似律,拟合得到4种炸药峰值压力相似常数。