富氧条件下不同泄爆面积对CH4燃烧诱导快速相变的影响

为了研究富氧条件下不同泄爆面积对CH4燃烧诱导快速相变的影响,基于自主设计搭建的CH4燃烧诱导快速相变试验台,通过改变富氧系数和泄爆面积对CH4燃烧的压力振荡特性进行研究,分析了不同富氧系数E(0.21,0.3,0.4,0.6)及泄爆面积比(0,0.25,0.5,0.75,1)下CH4燃烧的压力峰值、到达压力峰值的时间及特征时间等参数的变化趋势。结果表明,随富氧系数增大,爆炸压力峰值逐渐增大。富氧系数E=0.21时,压力峰值低于相应的绝热压力,无压力振荡;当E=0.3时,压力峰值低于相应的绝热压力且伴随压力振荡。当E为0.4、0.6时,压力峰值高于相应绝热压力且伴随压力振荡;在泄爆条件下,随富氧系数增加,到达压力峰值的时间逐渐减小。通过分析不锈钢管道中的燃烧诱导快速相变现象,发现泄爆可以有效降低爆炸压力峰值,且随泄爆面积比增大,到达压力峰值的时间提前。     

典型可燃物燃烧烟尘物化特性差异性研究

开展对典型可燃物燃烧烟尘的物化特性差异性研究,是全面了解烟尘信息的基础.基于可控条件下的燃烧试验,对典型可燃物燃烧烟尘物理特性和化学组分进行了分析.通过对比分析汽油燃烧烟尘、聚苯乙烯燃烧烟尘、ABS燃烧烟尘及柴油烟尘和正庚烷烟尘的透射电镜图片,对透射电镜图的紧凑性、复杂性及灰度值进行了深入分析,探讨了燃烧烟尘的物理差异性.利用固相微萃取-气质联用技术(SPME-GC-MS),对汽油燃烧烟尘、聚苯乙烯燃烧烟尘、ABS燃烧烟尘化学组分进行了分析和对比.通过燃烧烟尘的特征物质组分的分析,得到3种燃烧烟尘在特征物质的分布和出峰时间等方面的差异性.这些差异性可作为对烟尘来源及燃烧条件等因素判别的依据.     

横向风对浮力扩散火焰的振荡影响研究

火焰振荡频率是火灾科学研究领域的一个重要基本参数,对横向风下火焰振荡频率的研究可以为火灾图像探测的参数设置提供理论依据。针对浮力扩散火焰(0.6×10~(-5)弗洛德数Fr2×10~(-2),10~2理查德森数Ri10~5),本研究将横向风条件下火焰结构假设为倾斜的柱状,通过对燃烧产生的浮力和横向风产生的拖曳力进行动力学分析,得出横向风条件下火焰振荡频率表达公式。结合实验结果得出,火焰振荡频率的理论值和实验值均随拖曳系数的增大(即外界风速的增加)而增大,但实验值的上升趋势较理论值平缓.这是因为公式忽略了风速对火焰温度和系数K的影响。     

新生成Ti(OH)4沉淀物对水中Mn2+的吸附机理研究

采用氧化Ti³⁺方法得到水合Ti(OH)₄絮体沉淀物，研究了以新生成Ti(OH)₄絮体作为吸附剂吸附去除水中Mn²⁺的效率，分析了吸附热力学、动力学及吸附前后Ti(OH)₄絮体的ζ电位变化，研究了pH值和几种常见离子对该吸附的影响。结果表明：Ti(OH)₄絮体对Mn²⁺的吸附可以较好地符合拟二级动力学模型；热力学结果显示，吉布斯自由能变化值ΔG^Θ为负值，吸附反应可自发进行；吸附可以较好地用Langmuir等温式描述，pH值为7.0和8.5时，计算的Q_max分别为58.8 mg/g、92.6 mg/g,但pH值为8.5时不能排除Mn²⁺通过形成沉淀而去除的途径。在试验的条件下，吸附反应进行较快，吸附很快达到准平衡，而且平衡吸附容量与最大吸附容量在数值上较为接近，吸附性质属于单分子层化学吸附。吸附容量还与Ti(OH)₄絮体表面的ζ电位值有一定的相关性，...     

Ni2+掺杂钛纳米管的制备及其对亚甲基蓝的吸附

采用水热法,以硝酸镍为镍源,利用商业二氧化钛(P25)制备Ni2+掺杂钛纳米管。对样品进行扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和比表面积仪(BET)的表征。结果表明:采用水热法生成了均匀的钛纳米管,管壁多层且两端开口;Ni2+掺杂基本没有改变钛纳米管的形态和晶型结构;掺杂5%Ni2+的钛纳米管的比表面积为233.89 m2/g,大于未掺杂的纳米管(187.52m2/g),远大于原料P25(45.6 m2/g)。以亚甲基蓝溶液为降解对象,研究Ni2+的掺杂量、pH值、振荡时间和温度对Ni2+掺杂钛纳米管吸附性能的影响。Ni2+的掺杂量、pH值、振荡时间和温度对Ni2+掺杂钛纳米管的吸附性能具有显著影响。用非线性回归分析对吸附等温线进行拟合,Langmuir吸附模型比Freundlich吸附模型拟合效果好。     

水蒸气抑制甲烷燃烧和爆炸实验研究与数值计算

在爆炸激波管中对水蒸气抑制甲烷燃烧和爆炸进行较系统的实验研究,并对其抑燃、抑爆化学动力学作用机理进行数值计算分析。结果表明:加入一定量的水蒸气后,可以有效降低CH4-O2混合气体的燃烧速度和爆炸强度;当水蒸气量达到某临界值时,CH4-O2混合气体将不能被点燃。化学动力学数值计算结果表明:在混合气体中加入水蒸气后,增大了甲烷的点火延迟时间,降低了燃烧温度和H,O和OH等高活性自由基的浓度。水蒸气能有效抑制甲烷燃烧和爆炸,其作用效果源于其物理抑制和化学阻化的综合效应。     

FeS处理电镀含铬废水的研究

用FeS处理电镀含铬废水进行了试验研究.结果表明,影响去除效果的主要因素有反应时间、振荡速率、FeS投加量和粒径以及pH值.用FeS处理电镀含铬废水的主要机理是:氧化还原反应、化学沉淀反应、吸附共沉淀,但起主要作用的是生成金属难溶硫化物的化学沉淀反应.     

细菌纤维素负载纳米Fe3O4的制备及其吸附Cd2+的研究

为提高细菌纤维素(BC)处理含重金属离子废水的效果,以BC和纳米Fe3O4为原料,采用共混沉淀法制备了新型的BC负载纳米Fe3O4吸附剂(NFBC).同时将制得的NFBC用于吸附重金属离子Cd2+研究,考察了溶液pH值、吸附时间等因素对吸附效果的影响,并进一步模拟吸附动力学和吸附等温线,初步分析了吸附机理.结果表明:利用纳米Fe3O4比表面积大和表面原子配位不足的特点,将其负载于BC表面,提高了对Cd2+吸附,去除率可达70％,单位吸附量最大为27.97 mg/g; pH值是影响NFBC对Cd2+吸附效果的重要参数;吸附动力学符合二级反应动力学,吸附平衡符合Langmuir吸附等温方程,并具有良好的线性,说明NFBC对Cd2+是典型的单分子层吸附;在外加磁场作用下,纳米Fe3O4粒子超顺磁性有助于吸附剂能快速有效地从液相分离,克服了BC粉末难于有效分离的不足.     

餐饮业烟道油垢燃烧特性及动力学模型

利用热重分析仪研究了餐饮业油烟道油垢在不同升温速率下的燃烧特性.所采用的升温速率分别为5℃/min、15℃/min和25℃/min.吹扫气体为干空气,流量为20 mL/min.结果表明,试样从常温至800℃的升温燃烧经历了第1步水分析出、第2～5步燃烧失重过程.采用Doyle和Coats-Redfern方法建立了"4阶段1级反应动力学模型",计算燃烧反应的动力学参数.并用试验热重曲线验证了模型的可靠性.研究表明,油垢燃烧失重的4个主要过程均可用简单反应动力学模型进行简化,反应级数为1;燃烧总趋势是随升温速率提高,活化能增大.     

聚磷酸铵对糖粉火焰传播特性的影响研究

为明确聚磷酸铵(APP)对糖粉粉尘火焰燃烧特性的影响,采用竖直开口方管道燃烧试验平台,研究不同质量分数APP对糖粉粉尘爆燃火焰特征、火焰速度、火焰温度等参数的影响,并采用热分析仪对糖粉及其APP混合物的热解行为进行了分析。结果表明:随着APP质量分数的增加,糖粉粉尘火焰的亮度逐渐降低;添加质量分数为6%的APP后,糖粉火焰在管道中的最大传播速度由17. 3 m/s降低到2. 8 m/s,火焰最高温度降低了46. 46%,糖粉热解残余量由0. 71%提高到16. 06%; APP对糖粉火焰抑制作用包括物理抑制和化学抑制,APP热分解反应可吸收燃烧反应中的热量,分解产物可捕捉提燃烧反应中的自由基,从而达到抑制糖粉火焰传播的目的。     

易燃混合气体爆炸完全基元反应模型数值模拟

采用完全基元反应模型和高精度ENO格式对易燃混合气体爆炸过程进行了数值研究,对H2/O2/Ar混合气体起爆和爆轰波传播过程的数值模拟结果表明,计算的爆轰波阵面参数和实验相当符合,对轰波反应区化学反应的研究表明,参与反应的不同组分具有不同类型的变化特征,这些特征为爆炸灾害的预防设计提供了线索。     

飞机防火试验中的燃烧反应动力学模型研究

使用反应路径分析法对Jet-A型航空煤油燃烧的气相燃烧机理进行简化。选用POSF-4658机理作为Jet-A燃烧的详细反应机理,该机理包含1607种燃烧组分、6633个基元反应机理。将飞机防火试验条件作为简化过程的初始条件,得到78种组分,196个反应机理的Jet-A燃烧机理。通过对Jet-A的简化反应机理、详细反应机理和JetA实验数据的比较可以发现,简化反应机理可以较准确地反映Jet-A型航空煤油在防火试验条件下的燃烧特性。利用常用的Jet-A型航空煤油简化机理计算的绝热火焰温度、点火延迟时间及层流火焰速度与本文提出的简化的计算值进行比较。结果表明,提出的简化机理在防火试验条件下具有较高的精确度。得到的Jet-A简化反应机理可为飞机防火试验的仿真研究提供燃烧场的化学反应动力学模型。     

Study on the deflagration reaction process of oil gas in long-narrow confined space based on PLIF and flame spectra

Oil gas explosion in long-narrow confined space is a typical unsteady combustion process. To study the reaction process, two experiment techniques are adopted in this research. One is planner laser induced fluorescence, which is used to achieve the transient measurement of free radicals in unsteady premixed combustion field. The other one is the spectral testing technique, which is used to measure the luminescence spectrum characteristics of oil gas combustion flame. The distribution of OH radical and CH radical at different positions in the combustion field, the common partition of deflagration flame structure under different oil gas concentrations, and the main luminescence spectra of radicals such as OH, CH, C₂, C₃, CO₂, H₂O and HCO are obtained. By comparing the above three aspects, the combustion reaction process of premixed mixture is revealed, driven by the coupling effect of chemical reaction and fluid flow in the process of explosion propagation. The process can be described briefly as follows. In the “outer flame zone”, large hydrocarbon molecules are mainly transformed to small molecules and free radicals by means of pyrolysis, dehydrogenation and oxidation. In the “inner flame zone”, carbon particles and combustion products produced and gathered after relevant reactions.     

基于详细化学动力学的甲烷热着火影响因素分析

利用化学动力学软件CHEMKIN4.1,在不同初始温度、浓度、湿度和压强下,对甲烷热着火进行了详细化学动力学 模拟。通过对主要组分摩尔浓度分析和温度敏感性分析,得到了甲烷热着火过程的主要基元反应和引发热着火发生的主 要原因。通过对甲烷热着火的延迟时间、热着火发生后主要生成物摩尔浓度和反应后的温度的对比分析,揭示了初始浓 度、湿度和压强对甲烷热着火的影响规律。本研究可以为甲烷为主的气体如瓦斯、天然气等可燃气体的燃烧和爆炸提供 理论支撑,从而有效利用这些可燃气体,降低灾害的发生。     

基于重要性分析的甲烷/乙烯混合燃烧框架机理构筑

建立了基于重要性分析的详细化学机理分析平台,利用耦合组分化学存活时间和敏感性系数的重要性参数,确定详细机理中的准稳态组分,通过移除这些组分及其相关反应,得到了计算精度较高的框架机理。针对目前燃烧学界较为关注的混合燃烧问题,以甲烷、乙烯这两种典型低碳碳氢燃料为研究对象,对其详细化学反应机理进行了分析,利用重要性分析法构筑框架机理,并对甲烷/空气和甲烷/乙烯/空气预混火焰进行了数值计算。与详细机理相比,框架机理所涉及的组分数与基元反应数都得到了大幅度的降低,计算时间明显减少,但对火焰温度及反应物、生成物、中间组分浓度的预测与采用详细机理得到的结果吻合良好,证明了重要性分析法的有效性与可靠性。     

煤矿瓦斯爆炸阻隔爆技术现状及展望

煤矿主要采用隔爆水棚或岩粉棚来抑制瓦斯爆炸火焰传播,但此类技术仅针对一次性瓦斯爆炸,而缺乏对多次及连续瓦斯爆炸的有效阻隔爆手段。仅注重对燃烧波的淬熄作用,对造成很大破坏的冲击波的衰减效果不足。多孔介质的淬熄火焰和衰减冲击波的效能已得到国内外专家的重视,实验研究了多层丝网和多孔材料如泡沫铝和泡沫陶瓷的阻隔爆效果。泡沫陶瓷作为一种多孔介质,具有开孔率大、耐高温、抗冲击力强的优点。理论分析和实验研究表明,由于壁面的多次撞击效应,多孔介质可以有效地销毁瓦斯燃烧化学反应产生的自由基数量,抑制化学反应的放热,使化学反应不能自持进行,进而淬熄燃烧火焰传播;可以大幅衰减瓦斯爆炸的冲击波强度,起到同时淬熄燃烧火焰和衰减冲击波的作用。多孔介质有望成为煤矿井下一种新型的瓦斯爆炸阻隔爆材料和方法。     

基于绝热火焰温度多元混合气体可燃性极限的理论预测

为了预测多元混合气体可燃性极限,通过化学平衡计算软件分析确定了气体在可燃性下限（LFL）和可燃性上限（UFL）的燃烧产物及计算绝热火焰温度（CAFT）,基于能量平衡方程和简化反应模型,分别建立了混合气体LFL和UFL预测模型。应用该预测模型对CH4、C2H4、C3H8、C3H6和CO组成的不同比例混合气体可燃性极限进行预测。结果表明:简化反应模型对于LFL和UFL预测值与文献中实验值的平均相对误差分别为2.76%和5.45%,相关系数分别为0.995和0.950;同时发现两步简化模型对含有C2H4和CO混合组分预测结果误差较大,但对于平均碳原子数大于2的混合气体,预测结果一致性较好。     

压缩比和EGR对自由活塞发动机HCCI爆震燃烧的影响

基于AVL FIRE仿真平台建立了液压自由活塞发动机气缸的三维仿真模型,使用大涡模拟（large eddy simulation, LES）耦合甲醇的详细化学反应动力学机理研究了压缩比和废气再循环（exhaust gas recirculation, EGR）率对均质压燃（homogeneous charge compression ignition, HCCI）爆震燃烧过程的影响。结果表明:甲醇的HCCI燃烧需要一定的进气加热;随着压缩比的提高,最小进气温度逐渐降低,缸内的最高燃烧温度、最大爆发压力和爆震强度均明显增加;在高压缩比工况下引入EGR时可以降低爆震强度,但EGR率较小时效果并不明显,因此需要较大的EGR 率来抑制爆震;最后,对压力振荡曲线的频谱特性进行了分析,发现爆震燃烧时压力振荡的峰值频率位于10～15 kHz区间内。     

Determination and assessment of the characteristic values for the evaluation of the thermal safety of chemical processes

Experience gained in the chemical industry in testing and assessing the thermal safety of chemical processes is published in this paper. Isothermal and adiabatic tests, which are the most important methods for both small and large quantities, are described and discussed. Methods for testing the thermal hazards of primary or desired reactions are also included, e.g. reaction calorimetry, adiabatic methods, investigations using a sampling method. More important are the criteria for assessing the test results. On the basis of energies produced by primary and secondary reactions and the temperature ranges within which they take place, thermal hazards can be predicted. If the rules for the safe design of batch and semi-batch reactions are observed, it is possible to control the thermal behaviour of reactions.     

基于Logistic回归分析的煤自燃多级预警方法研究

为实现煤自燃过程的精细分级与自燃隐患的精确预警,保障井下煤自燃防治工作有效开展和煤炭资源安全开采.以甘肃王家山矿202工作面煤样为测试对象,采用煤自然发火试验与程序升温试验手段模拟煤体自然发火过程.测定煤自燃指标气体等特性参数数据,分析相关指标气体特征,将煤自燃过程划分为稳定、波动和剧烈反应3大区间.通过处理指标数据以...