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。     

石松子粉爆炸过程中火焰传播特性研究

为了研究石松子粉火焰传播特征,采用哈特曼管装置对石松子粉在燃烧管中进行试验,利用高速摄影和红外热成像技术记录石松子粉火焰传播过程,并对石松子粉火焰传播速度和火焰温度变化情况进行了分析。结果表明:点火能量为200mJ,粉尘浓度在125⁵00g/m500g/m³范围内,火焰在燃烧管中向上传播所达到的最大速度随着粉尘浓度的增加先增大后减小;在石松子粉浓度为250g/m3范围内,火焰在燃烧管中向上传播所达到的最大速度随着粉尘浓度的增加先增大后减小;在石松子粉浓度为250g/m³时达到最大速度11.08m/s;火球的面积随着时间变化呈现先增大后减小的趋势,在60ms时达到最大,同时达到最高温度1100℃;随着火焰的向上传播,火焰的最高温度区域也随之向上移动。     

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℃。     

不同浓度下点火延长时间对煤粉点火能的影响

为评价煤粉爆炸的潜在危险性,掌握使其燃烧所需的最小点火能及其受浓度和点火延长时间的影响,采用垂直哈特曼管研究不同浓度下点火延长时间对煤粉最小点火能的影响。结果表明:对于粒径为54μm的煤粉,随着质量浓度的增加,煤粉最小点火能先减小后增大,最佳点火质量浓度为750 g/m~3;随着时间的延长,煤粉最小点火能先减小后增大继而趋于平缓,最佳点火延长时间为90 ms。     

聚酰胺纤维粉尘的爆炸特性

为研究汽车安全气囊生产过程中产生的聚酰胺纤维粉尘爆炸的危险性,测定聚酰胺纤维粉尘的相关爆炸参数,对粉尘爆炸危险性进行分级。结果表明:聚酰胺纤维粉尘的最小点火能(MIE)为15.8 MJ;粉尘层最低着火温度(MITL)为307℃,粉尘云最低着火温度(MITC)为300℃;在点火头能量为10 k J情况下,样品粉尘爆炸压力最大为0.8 MPa,爆炸指数最大为16.59 MPa·m/s,粉尘爆炸烈度为St1级;聚酰胺纤维粉反应热解特性过程中挥发分初始析出温度(Ts)为228℃,DTG微商峰值温度为429.1℃,最大失质量为每分钟6.99%。     

石松子粉最小点火能试验研究

采用1．2L哈特曼管最小点火能测试装置,研究了中位径为32μm的石松子粉的最小点火能量随粉尘浓度、点火延时以及喷粉压力之间的变化规律。试验结果表明：在环境温度为（25±5）℃,环境湿度为30％±5％的条件下,石松子粉的最佳着火浓度750g／m3,最佳点火延时为90脚,最佳喷粉压力为0．8MPa,此时石松子粉的最小点火能达到极小值。在相同的实验条件下有电感的点火方式比无电感的点火方式所需的能量要小。在有电感存在的情况下,石松子粉的最小点火能为10mJ;在无电感存在的情况下,石松子粉的最小点火能为15mJ,说明石松子粉对电火花较敏感。     

石松子粉爆炸过程中火焰传播特性研究

为了研究石松子粉火焰传播特征,采用哈特曼管装置对石松子粉在燃烧管中进行试验,利用高速摄影和红外热成像技术记录石松子粉火焰传播过程,并对石松子粉火焰传播速度和火焰温度变化情况进行了分析。结果表明:点火能量为200mJ,粉尘浓度在125~500g/m~3范围内,火焰在燃烧管中向上传播所达到的最大速度随着粉尘浓度的增加先增大后减小;在石松子粉浓度为250g/m~3时达到最大速度11.08m/s;火球的面积随着时间变化呈现先增大后减小的趋势,在60ms时达到最大,同时达到最高温度1100℃;随着火焰的向上传播,火焰的最高温度区域也随之向上移动。     

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。     

镁铝合金粉最小点火能的实验研究

为了评价镁铝合金粉的燃烧爆炸特性,利用哈特曼管研究粉尘浓度、粒径和惰化剂碳酸钙粒度对镁铝合金粉最小点火能的影响,采用平均粒径分别为15、38、75、120μm的镁铝合金粉及平均粒径为5、21、38μm的碳酸钙粉进行实验研究。结果表明:对于同一粒径的镁铝合金粉,随着质量浓度从100 g/m3增大至1 800 g/m3,其最小点火能先减小后增大;随着镁铝合金粉粒径的增大,最小点火能也会随之增大;碳酸钙对镁铝合金粉的最小点火能有着较大的影响,碳酸钙粒度越小,惰化效果越明显。     

粒径对煤粉云最低着火温度特性的影响

为了研究粒径对煤粉云最低着火温度特性的影响,采用粉尘云最低着火温度测试装置测试了不同粒径下煤粉云的最低着火温度,并结合ReaxFF分子动力学对其反应机理进行了微观层面的探讨。结果表明:当煤粉中位径在34 μm时,煤粉云的最佳着火质量浓度为750 g/m³,最低着火温度为550 ℃;随着煤粉粒径的增加,煤粉云最低着火温度逐渐增大,当煤粉中位径达到124 μm,煤粉云最低着火温度上升至650 ℃。通过ReaxFF分子动力学对煤粉热解过程的计算结果表明:随着反应的进行,大分子煤结构逐步分解,芳香环、C—C键、C—O键和C—H键等断裂,产生更小的分子结构,其中,H₂、H₂O、CO₂和CH₂O等小分子产生的数量逐渐增多;H·自由基和OH·自由基在反应初期有明显的数量变化,且其含量对于最终稳定产物有重要影响。     

玉米淀粉电火花点火数值模拟

在粉尘云电火花点火实验研究的基础上,结合粉尘云点火机理,建立完整的粉尘云点火模型。通过模型计算玉米淀粉的最小点火能,并模拟点火过程中颗粒温度随时间的变化过程,同时分析在无粉尘粒子情况下电火花温度的变化情况。通过模拟计算,得到玉米淀粉在敏感条件下的点火能为2.9 mJ,计算结果与实验数据基本一致,由此可以进一步理解粉尘云的点火过程及电火花放电过程。     

丙烷-氧气预混气体的火焰传播及点火特性

采用有机玻璃管装置,研究了丙烷-氧气预混气体在管道中的火焰传播特性及最小点火能。研究表明:3种惰性气体(CO₂、N₂、Ar)均明显降低了预混气体火焰在管道中的加速进程;其中,CO₂抑制效果最为显著,其次是N₂和Ar。点火敏感电极间距为2 mm。最小点火能（E）随混合气体初始压力的增大而减小,初始压力为100 kPa时,0.16 mJ＜E ＜0.32 mJ;当压力降至30 kPa时,2.00 mJ＜E ＜3.00 mJ。     

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。     

MIKE 3 versus HARTMANN apparatus: comparison of measured minimum ignition energy (MIE)

In this study, MIE values measured with two different explosion tubes, HARTMANN and MIKE 3, are compared. Generally, MIKE 3 apparatus provides MIE results, which are equal or lower to those measured with the HARTMANN apparatus; this is particularly true for the energy ranges between 1 and 10mJ and higher than 100mJ. Differences observed can modify samples classification according to their sensitivity to electrostatic ignition sources. Nevertheless, ignition of a dust cloud by an electrostatic discharge is complex, and implies a different mechanism from that occurring during MIE tests. Thus, it seems difficult to synchronise dust dispersion and spark triggering to obtain optimal concentration in the spark area. Moreover, spark characteristics such as duration or energy feeding rate of spark cannot reproduce exactly industrial-world ones. On this point, it is not possible to conclude if characteristics of MIKE 3 electric circuit, e.g., resistance and inductance, are more relevant than HARTMANN circuit ones.     

空气中氮气或氩气浓度对锆粉尘层着火温度的影响

为了探索抑制锆包壳剪切过程中锆粉着火的方法,采用粉尘层最低着火温度测定仪、红外热成像仪、真空手套箱等测定了不同粒径的锆粉尘层在空气和含不同浓度氮气、氩气的空气中的最低着火温度和火焰温度。结果得出:锆粉的中位粒径从2.4 μm升至71.7 μm,粉尘层最低着火温度从200 ℃升至390 ℃,表明粒径越小的锆粉着火敏感性越高;4种粒径的锆粉燃烧火焰最高温度都在1 776～1 913 ℃范围内,锆粉粒径较大时,燃烧的剧烈程度较低;氮气或氩气体积分数从60%～65%升至70% 85%时,锆粉尘层最低着火温度升至400 ℃,表明空气中高浓度的氮气或氩气对锆粉燃烧有抑制作用,且浓度越高,抑制作用越强,锆粉粒径越小,抑制效果越好。氩气的抑制效果强于氮气。     

Investigation of lag on ignition of coal dust clouds under varied experimental conditions

Lag on ignition (LOI) of coal dust cloud greatly influences the initiation and propagation of coal dust explosion. This paper investigates the effects of coal dust particle size, dust concentration, ignition temperature, and dust dispersion pressure on LOI of coal dust clouds using Godbert-Greenwald furnace along with a high-speed camera. LOI of coal dust cloud significantly decreased by 1/13 times from 959 to 77 ms with increase in the ignition temperature from 600 to 1000 °C, demonstrating greatest influence of ignition temperature on LOI. LOI increased by 60% with increase in dust concentration from 500 to 4000 g/m³. Optimum dust dispersion pressure at which LOI was found minimum is determined 70 kPa. Empirical relations are established between LOI of coal dust cloud and particle size, ignition temperature, dust concentration, and dispersion pressure. The results are analysed in terms of the occurring physical processes, which led to a better understanding of the variation of LOI, ignition behavior, and explosion propagation of coal dust clouds at varied experimental conditions.