新型多孔非金属材料阻火抑爆性能研究

为评价新型材料的阻火抑爆性能,采用抑爆性能测试装置,对比分析新型材料在不同填充密度、留空率下对最高爆炸压力的影响;对比最佳填充密度为35 kg/m~3的金属材料与填充密度为22.4 kg/m~3新型材料在不同留空率下的最高爆压,分析2种材料的抑爆性能;对比2种材料中的火焰传播过程,分析两者的阻火性能。结果表明:当填充密度为22.4 kg/m~3、留空率为5%时,新型材料抑爆性能最佳,最高爆炸压力仅为27 kPa;与空爆状态相比,填充新型材料后最高爆压明显下降;留空率为5%,填充密度为22.4 kg/m~3时新型材料的阻火抑爆性能均优于填充密度为35 kg/m~3的金属材料。降低留空率、增加填充密度能够有效改善新型材料的阻火抑爆性能。     

多孔球形材料阻火抑爆性能影响因素数值模拟研究

为探究影响多孔球形材料阻火抑爆性能的主要因素,采用气体爆炸模拟软件FLACS建立多孔球形结构中湍流燃烧模型,对填充多孔球形材料后丙烷/空气预混气体燃烧爆炸过程进行数值模拟。研究结果表明:多孔球形材料能够有效衰减爆燃压力波、阻隔火焰传播,起到阻火抑爆作用,且压力波衰减程度和火焰阻隔效果与多孔球形材料的尺寸、孔径及填充密度密切相关。当多孔球形材料的直径为25 mm、孔径为3 mm、填充密度为20层时,压力波衰减程度最大,火焰阻隔效果最明显,说明直径和孔径越小,填充密度越大,材料的阻火抑爆性能越强。     

网状多孔材料防爆性能研究进展

易燃易爆危险化学品事故影响大、危害广,给人们生活和企业生产带来了较大影响,抑制危险化学品火灾爆炸愈来愈引起人们的关注.介绍了多孔材料的基本信息,重点综述了网状多孔抑爆材料防爆性能的实验和数值模拟研究现状,提出了研究中存在的问题:(1)实际应用中,由于容器内部形状限制或内部仪器对容器空间的占用,填充材料时不可能都选取最佳的填充密度和留空率,应根据实际情况选择,但目前尚没有作为材料抑爆性能主要因素的填充密度、留空率与抑爆压力间的数学经验公式;(2)实验测得的抑爆压力为瞬时的间隔值,不一定是过程中的最高压力,由于材料的不透明性,高速摄像机不能完全观察到火焰具体的传播状况.最后结合最新的研究成果提出实验和数值模拟的设想,为以后的研究提出参考.     

HAN阻隔防爆模型研究

通过合理简化,利用多方气体状态方程,分别建立油品储运容器内可燃混合气体定容爆炸模型和装设阻隔防爆材料的油品储运容器内可燃混合气体爆炸模型,获得了阻隔防爆性能测试装置的燃爆容器抗爆设计限值,以及其在HAN阻隔防爆测试中燃爆容器试爆压力量级的控制下限值,同时,还给出HAN工程应用中容器留空率的计算方法,具有实际指导意义。     

长庆油田油气爆炸参数及抑爆试验研究

采用哈特曼爆炸试验装置完成长庆油田典型油气组分爆炸特性参数测试,建立了油气爆炸模拟试验装置,并针对长庆油田油气爆炸研制自动抑爆装置,进行了长庆油田油气爆炸抑爆试验.长庆油田油气爆炸下限体积分数为3.0％,爆炸上限体积分数为14.0％,最大爆炸压力0.671 MPa,最大爆炸压力上升梯度40.625 MPa/s.长庆油田油气点爆后33 ms发展成爆炸,230 ms爆炸火焰向上扩展,624 ms爆炸火焰达到最大状态,920 ms爆炸火焰强度明显减弱,爆炸火焰很快自行熄灭.所研制的自动抑爆装置由紫外传感器、控制器和抑爆器组成.紫外传感器能抗太阳光、一般电源光的干扰;控制器由高能干电池供电,使用方便;自动抑爆装置响应时间小于15 ms,成雾时间小于150 ms.油气抑爆试验表明,自动抑爆装置能在1.5m范围内扑灭油气爆炸火焰.     

含弱约束端面直角管道汽油蒸气爆炸及七氟丙烷抑爆研究*

为研究七氟丙烷对汽油蒸气爆炸抑制作用,搭建含弱约束端面直角管道汽油蒸气爆炸抑制实验系统,开展汽油蒸气爆炸实验研究,并与喷入七氟丙烷抑爆介质进行对比,分析爆炸超压值、火焰强度值和火焰传播速度等爆炸特性参数变化情况。结果表明:在1.3%,1.5%和1.7%汽油蒸气体积分数下,不加抑爆介质时,爆炸超压值、火焰强度和火焰传播速度随着汽油蒸气体积分数的升高而增大;将七氟丙烷作为抑爆介质喷入时,爆炸超压峰值分别下降91.06%,34.57%和50.92%,火焰强度降幅达到99.83%,火焰传播速度几乎降为0,火焰持续时间随之缩短几乎为0,七氟丙烷具有良好的阻隔防爆效果。     

非金属阻隔防爆材料防爆性能综合评价研究

采用不同起爆能量的激波管、等效静爆试验和30mm杀爆燃弹炮击试验模拟实际应用中球形阻隔抑爆材料的防爆性能。试验表明:激波管内球形阻隔抑爆材料(Q-EPM)比金属铝合金抑爆材料(J-EPM)的防爆效果高28%;等效静爆试验中Q-EPM可阻止弹药爆炸引燃燃料,不会形成高温场及地面池火;30mm杀爆燃弹炮击试验中Q-EPM阻止了燃料的燃烧或爆炸,与空白燃料和装填J-EPM的油箱相比,保持了油箱的完整性。球形阻隔抑爆材料能有效阻止燃料燃烧与爆炸等"二次效应"带来的危害,适用于用油设备的安全防护。     

PVDF球形多孔材料的抑爆性能研究

为分析聚偏氟乙烯(PVDF)球形多孔材料对管道内甲烷-空气预混气体的抑爆性能，自主搭建气体爆炸测试平台，试验研究球形多孔材料填充密度及填充方式等因素对甲烷-空气预混气体爆炸的影响机制。结果表明：与空爆相比，填充多孔材料后，管道内爆炸超压及最大爆炸超压上升速率均明显降低；对甲烷-空气的抑制效果与材料的填充密度呈正相关，当填充密度为0.077 g/cm³时，球形多孔材料对爆炸超压的抑制率达到54.7%,最大爆炸超压上升速率降低了58.3%;改变材料的填充方式显著影响管道内的气体爆炸超压，采用分散填充的方式增强了多孔材料对最大爆炸超压的抑制作用，在填充密度(为0.038 5 g/cm³时)不变的情况下，对管道末端气体最大爆炸超压的抑制率达到66%。说明改变材料填充密度和填充方式均会影响多孔材料对甲烷-空气预混气体爆炸的抑制效果。     

新型网状铝合金防火抑爆材料的性能及其应用

近年来易燃易爆危险化学品事故时常发生,新型网状铝合金防火抑爆材料以其良好的防火抑爆性能得到逐渐推广.阐述了网状铝合金防火抑爆材料的防爆机理,并基于瑞士eXess公司的试验,对网状铝合金防火抑爆材料的基本性能进行了介绍,分析了影响网状铝合金防爆材料性能的因素,最后介绍了网状铝合金防爆材料的应用.     

容器长径比对铝合金网状材料抑爆性评价的影响

为研究容器长径比对铝合金网状材料抑爆性的影响,选取其长径比例分别为15,25和35的3种铝合金网状材料测试容器,容器内填充典型铝合金网状材料,通过可燃气体/空气预混在容器中的爆炸过程试验,分析铝合金网状材料对爆炸压力的抑制作用及规律。结果表明:测试容器长径比越大,爆炸平均增压值越小,表明铝合金网状材料的抑爆性能评价效果越好;测试容器长径比不小于30是较为合理的选择。     

受限空间网状高分子材料抑制油气爆炸实验研究

为研究新型网状高分子材料对油气爆炸的抑制作用,搭建了狭长受限空间油气爆炸抑制实验系统,进行了油气爆炸抑制实验,通过对比是否按留空率规范填充抑爆材料所达到的3种工况,分析了爆炸超压值、升压速率、火焰强度和火焰持续时间等特性参数变化情况。实验结果表明:新型网状高分子材料对油气爆炸产生的最大爆炸超压值、升压速率和火焰强度有明显的抑制作用;新型网状高分子材料对火焰的传播有明显的阻滞作用,使火焰传播速度减小;当新型材料按照规范填充时,最大爆炸超压值和升压速率分别下降了84.36%和 39.18%以上,火焰被完全熄灭,并且距离点火端越远,抑爆效果越明显。     

瓦斯煤尘爆炸特性及抑爆方法研究进展

为探究瓦斯煤尘爆炸特性及抑爆机理,本文通过一系列实验,研究瓦斯、煤尘爆炸的速度和温度等特征,提出利用图像相关系数法和辐射测温原理计算火焰传播速度及温度场变化,定量分析影响煤尘爆炸的因素以及产物变化规律,揭示煤尘爆炸的宏微观机制。结果表明:火焰分形维数可以用来反应瓦斯爆炸强度,即当分形维数更接近2.2937时爆炸反应最为强烈,其爆炸过程中自由基最终生成浓度与CH 4初始浓度呈倒U型关系;当量比对煤粉火焰爆炸压力及速度也有一定影响,在最佳当量比的2倍左右时可以达到最大爆炸压力和最大火焰传播速度。另外本文亦采用泡沫陶瓷对瓦斯的多次爆炸和连续爆炸进行抑爆,发现不同厚度和孔隙的泡沫陶瓷具有不同的抑制效果,孔隙较大的泡沫陶瓷对爆炸能量有较好的抑制作用。     

纳米粉体抑制矿井瓦斯爆炸的实验研究

针对目前粉体抑爆剂抑制矿井瓦斯爆炸的局限性,采用自主改进的20 L近球型瓦斯抑爆实验系统进行纳米粉体的抑爆实验。其结果表明:同微米级粉体相比,纳米粉体的抑爆效果更好,甲烷最大爆炸压力、压力上升平均速率分别下降了70.5%和90%以上,爆炸压力峰值时间延长了3倍多;依据纳米粉体表面效应理论,从对爆炸过程中自由基的抑制作用分析了纳米粉体特殊的阻燃抑爆作用,并对纳米粉体及相关技术抑爆进行了展望。     

受限空间内惰性气体对CH4爆炸抑制特性研究

N2和CO2是常用的惰性抑爆气体,为研究两种气体的抑爆特性,采用20L球形爆炸试验装置,分析了不同浓度配比条件下N2/CH4/空气以及CO2/CH4/空气混合气体的爆炸压力,同时采集爆炸后的气体样品,对比分析爆炸后残留气体的主要成分。结果显示:随CH4浓度从5%增加至12.5%时,完全抑制CH4爆炸需要的惰性气体最小量先增大后降低,CH4浓度在6.5%~7.5%之间时,抑爆需要的惰性气体的量最大;在同一CH4浓度条件下,抑爆需要N2的量大于CO2,并且CH4浓度在5%~6.5%时,抑爆需要两种惰性气体的量值差别最大;当CH4浓度一定时,随着加入惰性气体量的增大,爆炸最大超压逐渐降低,惰性气体浓度和爆炸超压之间基本呈线性关系;在同样条件下,相对于N2,CO2为抑爆气体时,爆炸后腔体内残留的CH4浓度较高。研究成果为惰性气体抑爆技术提供技术支撑,同时为揭示惰性气体抑爆机理有一定作用。     

瓦斯爆炸阻隔爆装置失效原因的实验研究

通过对水平管道内瓦斯爆炸的火焰结构及压力结构的实验研究 ,分析了瓦斯爆炸阻隔爆装置的失效原因。结果表明 ,瓦斯爆炸火焰是沿着管道的底部向前传播的 ,火焰长度较长 ,并具有较高的内聚力。阻隔爆装置的失效原因是由于其动作延迟时间与火焰到达装置位置所需的时间不一致 ,使释放出的抑制剂不能有效地覆盖整个火焰区 ,造成具有较高内聚力的火焰 ,在其后部巨大爆炸产物膨胀压力的推动下继续向前传播     

Experimental study on CO2/CF3I suppression of methane-air explosion and flame propagation

To explore the inhibitory effects of CF₃I and CO₂ gas on the explosion pressure and flame propagation characteristics of 9.5% methane, a spherical 20 L experimental explosion device was used to study the effect of the gas explosion suppressants on the maximum explosion pressure, maximum explosion pressure rise rate and flame propagation speed of methane. The results indicated that with a gradual increase in the volume fraction of the gas explosion suppressant, the maximum explosion pressure of methane and maximum explosion pressure rise rate gradually decreased, and the time taken to reach the maximum explosion pressure and maximum explosion pressure rise rate was gradually delayed. At the same time, the flame propagation speed gradually decreased. Additionally, the time taken for the flame to reach the edge of the window and the time taken for a crack as well as a cellular structure to appear on the flame surface was gradually delayed. The fluid dynamics uncertainty was suppressed. The explosion pressure and flame propagation processes were markedly suppressed, but the flame buoyancy instability was gradually enhanced. By comparing the effects of the two gas explosion suppressants on the pressure and flame propagation characteristics, it was found that at the same volume fraction, trifluoroiodomethane was significantly better than carbon dioxide in suppressing the explosion of methane. By comparing the reduction rates of the characteristic methane explosion parameters at a volume fraction of 9.5%, it was observed that the inhibitory effect of 4% trifluoroiodomethane on the maximum explosion pressure was approximately 4.6 times that of the same amount of carbon dioxide, and the inhibitory effect of 4% trifluoroiodomethane on the maximum explosion pressure rise rate and flame propagation speed was approximately 2.7 times that of the same amount of carbon dioxide. The addition of 0.5%–1.5% trifluoromethane to 4% and 8% carbon dioxide can improve the explosion suppression efficiency of carbon dioxide. This enhancing phenomenon is a comprehensive manifestation of the oxygen-decreasing effect of carbon dioxide and the trifluoroiodomethane-related endothermic effect and reduction in key free radicals.     

阻燃抑爆柴油的燃烧性能和排放研究

以-10号军用柴油为基础油配置阻燃抑爆柴油,在WP10.290发动机上进行了台架实验,考察了使用阻燃抑爆柴油时的动力性、经济性和排放性。结果表明:燃用阻燃抑爆柴油相比于燃用-10号军柴会一定程度上降低输出功率和扭矩,动力性能下降2.31%~4.26%;燃用阻燃抑爆柴油时平均质量燃油消耗率较燃用军用柴油时增加了5.74%。体积燃油消耗率与军用柴油相比,平均增加了4.32%;能够降低NO的排放,NO的排放量相较于-10号军柴降低了7%~19%;能够降低排气温度,相比较于-10#军柴,阻燃抑爆柴油的排气温度最大可以降低19.5℃。     

抑制煤矿瓦斯爆炸传播的新技术设想

基于石油阻火装置对可燃气体爆炸传播的火焰具有淬熄作用,对压力波具有抑制作用,提出将金属丝网、波纹板型等几种结构用于抑制煤矿瓦斯爆炸传播的新思路,填补了阻火器在煤矿中应用的空白,为煤矿阻隔爆技术开拓出新的领域.