粉尘密度对20 L球罐内粉尘分散规律影响

为分析不同粉尘因密度的差异对20 L球形爆炸装置球罐内粉尘分散过程流场变量变化和点火延迟时间的影响,利用CFD数值模拟的方法,研究了3种不同密度的粉尘在球罐分散过程中湍流动能、流场速度、粉尘浓度3种流场变量在球心处的变化规律。研究结果表明:在其他条件一致的情况下,粉尘密度越小,湍流动能的峰值越小,粉尘云浓度和流场速度的峰值则越大;粉尘密度对湍流动能的增值速率没有影响,而粉尘密度越小,流场速度和粉尘浓度的增值速率越快,粉尘浓度衰减至稳定值的时间也越短。表明粉尘密度越小,点火延迟时间也越小,因此,建议铝粉点火延迟时间在50~60 ms之间,锆粉和锌粉在60~80 ms之间。     

微米级铝粉最低着火温度和爆炸特性试验研究

为更好防治铝粉爆炸,针对不同因素对微米级铝粉的最低着火温度和爆炸特性的影响灵敏度进行试验研究,揭示不同因素对其影响程度大小。最低着火温度和爆炸特性分别由粉尘云最低着火温度测试系统和20 L球爆炸装置测试。试验结果表明:粒径越小,比表面积越大,铝粉越容易发生燃烧爆炸;逐个分析粒径、质量浓度和分散压力这3项影响因素对铝粉尘云最低着火温度影响敏感度,得出敏感度大小为粒径分散压力质量浓度;逐个分析点火延迟时间、粒径和质量浓度这3项影响因素对铝粉爆炸参数的影响灵敏度,得出灵敏度大小为粒径点火延迟时间质量浓度。     

粉尘浓度对20L球罐内硫磺粉尘分散过程流场特性的影响

为了解不同浓度的硫磺粉尘在20 L球罐内分散过程流场特性的变化规律,采用CFD数值模拟方法再现球罐内硫磺粉尘分散过程,揭示粉尘浓度与湍流动能、流场速度、粉尘云浓度、最佳点火延迟时间之间的关系。研究结果表明:在其他条件一定时,喷入的粉尘越少,球罐内湍流动能和流场速度的峰值越大,球心处的粉尘云等效浓度的峰值越小,粉尘颗粒滞留在球心处的时间越短,即粉尘浓度越小,最佳点火延迟时间段越小;粒径为163μm、浓度为0.15,0.3,0.45 kg/m3的硫磺粉尘对应的最佳点火延迟时间分别是50~60,50~85,50~105 ms。     

点火能量对粉尘爆炸下限浓度的影响

运用20L标准粉尘爆炸特性测试装置对不同粉尘在不同点火能量时的爆炸下限浓度进行测试,以此方法研究粉尘爆炸下限浓度随点火能量的变化规律。试验过程分别采用2. 5 k J、5 k J、10 k J点火能量对石松子粉、石墨粉、铝粉、金属打磨粉尘、纸粉、PVC粉、纺织粉、烟叶粉的爆炸下限浓度进行测试。试验结果显示粉尘爆炸下限浓度随点火能量的增加总体呈下降趋势;对于不易点燃的粉尘,其爆炸下限浓度随点火能量的增加将急剧下降。石墨粉随点火能量增加爆炸下限浓度急剧下降,铝粉、石松子粉和金属打磨粉尘受点火能量影响较小,对纸粉、纺织、烟叶粉尘影响中等。高点火能量可以扩大点火源波及的区域,从而使更多粉尘参与初始爆炸及其后的传播过程,这对于不易点燃粉尘的爆炸传播影响较大,而对于易燃粉尘的爆炸传播影响不大。为了更好的涵盖各种粉样的测试情况,也为了更加安全的指导作业现场粉尘防爆实践,推荐采用10 k J点火能量测试不易点燃的粉尘的爆炸下限。     

点火延迟时间对粉尘最大爆炸压力测定影响的研究

根据粉尘云形成时颗粒分散及沉降的时间效应,指出目前国际通行的球型爆炸装置采用固定点火延迟时间测定粉尘最大爆炸压力的方法具有不确定性,并以煤粉为介质在20 L标准爆炸球装置上进行系列爆炸实验,研究装置点火延迟时间对粉尘爆炸压力的影响。结果表明:点火延迟时间对粉尘爆炸压力测定有十分显著的影响,不同粒径粉尘的最大爆炸压力有不同点火延迟时间,目前仅以气相湍流度所确定的固定点火延迟时间下,所测粉尘最大爆炸压力可能严重偏离实际。     

三环唑粉尘爆炸特性研究

利用激光粒度仪对三环唑粉尘的粒径分布进行分析,并用20 L爆炸球测试装置、哈特曼管装置探讨了粉尘质量浓度、点火延迟时间、点火能量、粒径分布对粉尘爆炸的影响并总结了相关规律。实验结果表明:粉尘粒度是影响粉尘最小点火能和爆炸下限的单调因素,粉尘质量浓度是影响粉尘爆炸压力的极值因素,点火延迟时间是影响粉尘最小点火能的极值因素。     

点火延迟时间对甘薯粉尘爆炸的影响研究

为了预防甘薯粉尘爆炸事故的发生,本文研究点火延迟时间对甘薯粉尘爆炸的影响规律,利用20 L球形爆炸仪研究甘薯粉尘的爆炸特性及其在200 g/m3,500 g/m3和800 g/m3质量浓度下通过改变点火延迟时间的爆炸规律。结果表明:粉尘的最佳点火延迟时间与浓度有关,在该点火时间下所测得的最大爆炸压力均高于在固定点火延迟时间下的测量值,60 ms的固定点火延迟时间不适用于甘薯粉尘爆炸测试。     

基于正交实验的面粉爆炸特性研究

为探究面粉爆炸实验中粉尘质量浓度、点火能量、点火延迟时间对面粉爆炸的影响,采用正交实验法并利用20 L球形爆炸测试装置比较研究了粉尘质量浓度、点火延迟时间以及点火能对面粉爆炸的影响程度。结果表明:对最大爆炸压力影响最为显著的因素是点火延迟时间,对最大爆炸指数影响最为显著的因素是粉尘质量浓度;在实验浓度范围内,存在最佳实验条件。当粉尘质量浓度500 g/m3、点火延迟时间100 ms时,面粉爆炸最剧烈。     

混合金属粉尘爆炸最小点火能量影响因素研究*

为探究混合金属粉尘爆炸危险性及与单一粉体爆炸特性差异，确保车间安全生产，采用粉尘云点火能量测试系统对车间混合金属粉尘及铝粉最小点火能量在不同影响因素下的变化规律及2种粉尘火焰变化特征进行测试。研究结果表明:混合金属粉尘和铝粉最小点火能量在一定范围内（38~96 μm）与粒径呈正相关性，当混合金属粉尘粒径大于75 μm时，所需最小点火能量大于1 000 mJ，其爆炸敏感性迅速降低，此时铝粉仍有较强爆炸敏感性；2种粉尘最小点火能量随质量浓度增加呈先降低后升高的趋势，最小点火能分别为295，15 mJ，对应的敏感质量浓度为600，1 000 g/m3，混合金属粉尘在质量浓度为500~700 g/m3时具有较大爆炸危险性；同铝粉相比，混合金属粉尘点火能量更高、火焰燃烧时间更短、火焰高度更低、爆炸剧烈程度更弱。     

铝粉分散过程中粒径效应的三维数值研究

为了研究不同粒径的铝粉在20 L爆炸测试装置中的分散规律,基于计算模型的非结构网格划分,耦合欧拉和拉格朗日方法,实现了描述可压缩气体演化的时间平均Navier-Stokes方程组和粒子运动的DPM动量平衡方程的求解,获得了不同粒径（25,50和100 μm）的铝粉在20 L爆炸仓内分散的三维时空演化规律。研究结果表明:铝粉粒径的差异对爆炸仓点火中心的湍动能和速度的演化过程影响不显著,但对粉尘浓度的变化率和峰值均具有重要影响;随着粒径的增大,峰值浓度越小,但均高于形式浓度0.25 kg/m3,达到峰值浓度的时间越滞后。     

超细CaCO3惰化剂对铝合金抛光伴生粉尘爆炸的防控效果*

为探究超细粉体惰化剂对铝合金抛光伴生粉尘爆炸特性的影响规律,利用标准化实验装置及自行搭建的实验平台,在对爆炸基本参数进行测试的基础上,分别研究超细CaCO3粉体对抛光废弃物粉尘点燃敏感度的钝化作用以及对爆炸火焰传播进程的惰化效果,并在相同条件下与同等粒径高纯度铝粉的实验效果进行比对。研究结果表明:铝合金抛光废弃物粉尘最小点火能量为280 mJ,而同等粒径高纯度铝粉最小点火能量为35 mJ;在铝合金抛光废弃物粉尘质量浓度为300 g/m3条件下,发生爆炸的火焰传播速度峰值为7.4 m/s,约为高纯度铝粉的57%,铝合金抛光废弃物粉尘的爆炸敏感度及猛烈度均低于高纯度铝粉;当超细CaCO3粉体的惰化比为30%时,可将铝合金抛光废弃物粉尘的最小点火能量钝化至约1 J,爆炸火焰失去持续传播能力,惰化作用效果充分显现。     

基于多孔环形喷嘴的可燃爆粉尘分散特征的密度效应研究*

为了研究不同密度的可燃爆粉尘在内置多孔环形喷嘴的20 L爆炸特性测试装置中的分散特征，基于负载粒子流方法、耦合DPM动量平衡方程和时间平均 Navier Stokes控制方程组，实现3种不同密度的煤粉、铝粉和锆粉在20 L爆炸测试装置中粉尘分散全过程的数值模拟。研究结果表明:多孔环形喷嘴的分散较为均匀，但是约束管道末端存在局部粉尘残留区，致使爆炸仓内真实粉尘浓度远低于形式浓度；爆炸仓中心位置的最大湍动能随着粉尘密度的增加而减小，只有显著地变化粉尘密度才能展示区分度较高的浓度峰值和抵达浓度峰值的时间。     

瓦斯对煤尘爆炸特性影响的实验研究

瓦斯的存在对煤尘爆炸特性的理论计算和数值仿真的结果与实际数据有一定差距,因此,通过不同浓度瓦斯与煤尘共存条件下爆炸实验研究,得出了矿井瓦斯对煤尘的最低着火温度、最小点火能量、爆炸下限浓度、最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速度等爆炸特性影响的规律即瓦斯对煤尘最低着火温度影响不大;瓦斯可使煤尘的最小点火能量减小,尤其是对难于点燃的煤尘;混合物的爆炸下限浓度随瓦斯浓度的增加而降低;混合物的最大爆炸压力上升速度由于瓦斯的存在而增强,而最大爆炸压力几乎没有变化。同时研究了瓦斯对无爆炸性煤尘的影响。实验研究的结论对于现场防止煤尘爆炸的发生具有指导意义。     

Validation of a new formula for predicting the lower flammability limit of hybrid mixtures

A correlation of the lower flammability limit for hybrid mixtures was recently proposed by us. The experimental conditions including ignition energy and turbulence which play a primary role in a gas or dust explosion were at fixed values. The sensitivity of such experimental conditions to the accuracy of the proposed formula was not thoroughly discussed in the previous work. Therefore, this work studied the effect of varying the ignition energy and turbulence intensity to the formula proposed in our previous paper. For ignition energy effect, results from methane/niacin mixture demonstrated that the MEC and LFL will not be affected by changing ignition energy. There is no distinguishable difference among gas explosion index (K_G) and dust explosion index (K_St) derived from tests with every ignition energy (2.5 kJ, 5 kJ and 10 kJ) in a 36 L vessel. The proposed formula is independent of ignition energy. For turbulence effect, the proposed formula can have a good prediction of the explosion and non-explosion zone if the ignition delay time is within a certain range. The formula prediction is good as the ignition delay time increases up to 100 ms in this work. Propane/niacin and propane/cornstarch mixtures are also tested to validate the proposed formula. It has been confirmed that the proposed formula predicts the explosion and non-explosion zone boundary of such mixtures.     

速生杨木粉尘最小点火能的实验研究

为防止木材加工中木质粉尘燃爆事故的发生，以纤维板生产中常见的原材料速生杨木粉尘作为研究对象，在分析粉尘粒径分布、元素分析、工业分析及形貌特征的基础上，采用1.2 L哈特曼管对3种不同粒径（0~50，＞50~96，＞96~180 μm）速生杨木粉尘进行最小点火能实验，探究点火延迟时间、喷粉压力、质量浓度和粒径分布对速生杨木粉尘最小点火能的影响及变化规律。研究结果表明:在质量浓度为500 g/m3时，分别增加点火延迟时间和喷粉压力，最小点火能都先减小后增大；最佳点火延迟时间和最佳喷粉压力分别为120 ms和120 kPa；粒径对最佳点火延迟时间和最佳喷粉压力无显著影响。在点火延迟和喷粉压力分别为120 ms和120 kPa条件下，最小点火能随质量浓度的增加先减小后增大。粉尘粒径与最小点火能呈正相关性，3种样品的最小点火能分别为1~3，1~3和7~13 mJ，对应的敏感质量浓度分别为500 ，750和1 250 g/m3，属于特别着火敏感性粉尘。     

瓦斯煤尘爆炸特性及传播规律研究进展

概要介绍国内外的瓦斯爆炸和瓦斯煤尘混合物爆炸特性及传播规律研究进展,瓦斯爆炸研究主要集中在瓦斯爆炸压力、火焰、温度等特征参数、不同障碍物对瓦斯爆炸压力、火焰传播的影响以及分岔、拐弯等不同形状管道内的传播规律,而瓦斯煤尘混合物爆炸研究主要集中在瓦斯对煤尘爆炸的最小点火能、爆炸下限、最大爆炸压力等爆炸特性及传播规律的影响。对不同研究人员采用的主要研究指标、手段、方法和研究结论进行综合评述,同时也对爆炸事故人员伤害模型在国内外的研究状况进行讨论,最后指出目前存在的主要问题和下一步的研究方向。