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。     

管内合成气爆炸压力特性的试验与机理研究

为了确保合成气在工业生产与使用中的安全,通过自行搭建的试验系统研究了不同H₂体积分数的H₂/CO/空气预混气体爆炸压力振荡特性,同时利用理论计算了量纲一因素对压力振荡的影响。结果表明,在H₂体积分数为70%时,合成气在密闭管道存在燃烧诱导快速相变现象。在开口管道中,当H₂体积分数为50%和70%时,爆炸超压最大值发生在曲线后期高频振荡阶段。燃烧诱导快速相变发生在开口管道中,且H₂体积分数的变化对超压峰值和超压振荡的变化起着重要作用。不同H₂体积分数的振荡周期都属于10^-4同一数量级,表明H₂体积分数对振荡周期没有影响。随着H₂体积分数的增加,振荡平均幅值逐渐增加,超压振荡现象更加明显。通过理论分析,燃烧诱导快速相变受量纲一因素的影响,是火焰传播阶段、水和壁面凝结阶段,以及火焰和冷壁面辐射热交换阶段三者共同驱动的。研究结果对于预防合成气爆炸故发生具有指导意义。     

地下复杂组合受限空间火灾分区现象与初期模式实验研究

主要介绍地下狭长与组合受限空间油料介质火灾分区现象、初期火灾主要模式模拟实验研究结果与讨论;地下组合受限空间火灾呈现出特殊的分区现象。一般可分为燃烧区、新鲜空气补充区、烟气流区、过渡区和火焰后面的“惰化区”五区。有上下两层的地下复杂组合受限空间可分为燃烧区、烟气流区、新鲜空气补充区和“惰化区”4区。地下受限空间(包括组合受限空间、容积式受限空间和狭长受限空间)密闭条件下火灾初期模式主要有：爆炸、爆炸减弱、爆炸增强、燃烧、爆燃向爆轰发展。地下复杂组合受限空间下部与下部狭长受限空间分别全开口条件下着火后火灾主要模式为爆炸、燃烧、爆炸后持续燃烧、爆炸后短时燃烧、爆炸后发展为出口外爆炸;爆炸又可分为爆炸强度逐步加强、爆炸由爆燃发展为爆轰、爆炸强度逐步减弱。     

高校燃烧与爆炸类试验室的安全管理探讨

分析了高校燃烧与爆炸类实验室特点，归纳了该类实验室的危险特征，论述了燃烧与爆炸类实验室常见安全事故的成因及其表现形式，针对该类实验室特点提出系统化管理对策、关键技术保障措施和安全教育培训机制，以有效预防和控制燃烧与爆炸类实验室安全事故的发生，为高校实验室安全管理提供参考。     

半密闭空间油气爆炸初期火焰特性研究

为了研究半密闭空间内部油气着火爆炸初期火焰特性，进行了不同油气体积分数下的油气着火爆炸实验，通过高速摄影等技术手段对爆炸过程中火焰形态进行了捕捉，分析了不同油气体积分数下爆炸初期火焰着火模式、火焰形态、传播过程和火焰浮力稳定性的变化规律。结果表明:油气体积分数为决定容器内部着火模式的关键因素，随着油气体积分数的逐渐增大，着火模式呈现出燃烧-爆炸-爆燃后持续燃烧的转变；爆炸下的火焰具有明显的分区现象，而其他的着火模式则没有；随着油气体积分数的增加，越靠近化学当量比，纵向和横向火焰阵面速度越大；油气体积分数小于等于1.1%或大于等于2.6%时，火焰稳定性受浮力影响显著。     

障碍物布置对气体爆炸压力场的影响效果研究

为研究可燃气体爆炸压力场受障碍物布置的影响情况,运用流体动力学软件AutoReaGas建立不同阻塞程度和不同结构（平面、立体）的障碍物爆炸模型,模拟分析不同布置情况对气体爆炸压力场的影响程度和规律。研究表明:改变障碍物的阻塞程度和结构（平面、立体）都会影响可燃气体的爆炸超压峰值。同种障碍物结构下,随着阻塞率的增加,气体爆炸压力的增加程度在一定范围内呈现出先增大后减小的变化情况;相同阻塞率下,立体障碍物对爆炸压力场产生的影响明显大于平面障碍物。研究立体障碍物与平面障碍物对加速燃烧的影响情况旨在为工业生产过程中的实际应用提供理论依据和基础,为防控气体爆炸灾害提供一定参考借鉴作用。     

苯的蒸气云爆炸伤害分析

介绍了蒸气云爆炸事故机理以及4种方法研究蒸气云爆炸破坏力的影响范围,并根据TNT当量法和TNO建议,计算苯蒸气云燃烧爆炸冲击波的影响范围,即确定死亡半径、重伤半径、轻伤半径及财产损失半径,为企业和政府的应急救援提供帮助。     

置障条件下含氢瓦斯爆炸特性试验

为了获得置障条件下含氢瓦斯爆炸特性,通过试验研究了50 mm×50 mm×250 mm透明管道内连续障碍物条件下氢气体积分数对瓦斯爆炸火焰锋面位置、火焰传播速度、超压及最大超压上升速率的影响规律。结果表明,与氢气体积分数为0时相比,当氢气体积分数分别为1. 5%、3. 5%和6. 5%时,火焰锋面到达出口所用时间分别缩短了3. 3 ms、6. 7 ms和8. 3 ms,最大超压分别增大了10. 5%、62. 8%和109. 2%,最大超压到达时间分别缩短了18. 7%、31. 3%和41. 3%,最大超压上升速率大致呈线性增长趋势。此外,当氢气体积分数增加时,其爆炸超压主要频率对应的分量随之增大,爆炸产生超压振荡的周期性增强,其频率主要分布于200～400 Hz,这种高频超压振荡现象可能与含氢瓦斯爆炸产生较大水蒸气分压进而引起的燃烧诱导快速相变有关。     

600 m3湿式氢气贮柜燃烧爆炸伤害效应预测

建立了某动力公司600m^3易燃易爆湿式氢气贮柜燃烧爆炸事故的6种模型,给出边界条件和计算过程,提出爆炸事故伤害效应预测指标。进行燃烧爆炸事故伤害效应预测,为氢气贮柜发生燃烧爆炸事故危害性评估提供了理论依据。     

氯气和光气爆燃事故源强估算

在建立化学品泄漏的气体排放、液体排放、两相排放模式和爆炸燃烧的火球和气爆，蒸气云爆炸及绝热扩散和池蒸发扩展等模式的基础上，估计分析了氯气和光气爆燃事故源强，即爆炸能量及碎片抛射、冲击波、热辐射和毒云等后果影响     

煤矿瓦斯爆炸发展规律及防治的综述及展望

针对瓦斯爆炸事故在矿井开采中的危害及防治,从爆炸发展规律和爆炸防治两大方面对国内外瓦斯爆炸研究状况进行了综合评述。国内外学者通过理论法、实验法、数值模拟法对瓦斯爆炸进行研究,瓦斯爆炸发展规律方面的研究涉及到瓦斯爆炸的机理、瓦斯组分及浓度对爆炸发展规律的影响、爆炸发生的条件及危害、爆炸过程中的燃烧阶段变化及流体流动状态变化、爆炸特征参量随阶段变化的规律等。瓦斯爆炸防治方面的研究涉及到四种防治方法,分别是抑爆、阻爆、泄爆、隔爆,四种方法的研究内容有交叉重合部分且每种方法都有其优势和不足,不同方法组合的耦合效果优于其单独作用。最后,对瓦斯爆炸相关领域的未来研究进行了展望。     

管道燃气爆炸特性实验研究

管道是化工及油气储运系统的重要组成部分,却时常受燃烧爆炸事故的威胁,因此对管道中燃气燃烧爆炸特性与规律的研究就十分必要。以甲烷作为研究对象,采用压力传感器以及火焰传感器等对水平封闭管道内甲烷-空气预混燃烧爆炸进行了实验研究,通过大量实验来研究可燃气体爆炸压力与火焰及其传播变化规律。根据实验结果将超压以及气体燃烧的变化情况,对前驱冲击波与火焰面的相对时间及相对位置关系进行了分析。结果显示,管道中会产生前驱压力波,并超前火焰阵面甲烷气体在管道传播过程中,出现冲击波反压射、波叠加及反冲现象,压力的持续时间较火焰光信号持续时间长。所做的工作为油气受限空间中燃气燃烧爆炸特性与规律的进一步研究及工业防爆抑爆技术及工艺的实施、系统设计以及关键参数计算提供了理论依据。     

局部扰动对主坑道爆炸波发展的数值模拟与实验研究

在地下建筑物,如隧道、地下储油库、人防工程、地下物资仓库等里面,由主通道旁结分支通道是最常见的一种布置形式,是一种典型的复杂受限空间结构.一旦有可燃气体发生爆炸燃烧,爆炸压力波和火焰的传播将受众多因素的影响,其中局部扰动的影响是主要因素之一.本文通过实验和数值模拟的方法研究了油气混合物在该复杂受限空间中由弱点火引起爆炸燃烧的发展过程,湍流强度经旁接分支坑道后在主通道中的变化,以及爆炸压力波和火焰经局部扰动后的变化过程;并将数值模拟结果与实验结果进行了对比和综合分析,得到了与地下受限空间安全相关的重要结论.湍流强度是复杂受限空间中可燃气体爆炸燃烧发展过程的主要影响因素之一,局部扰动将增强爆炸流场的湍流强度,加速燃烧化学反应,能量的释放量和速率大大提高.这些能量的快速加入促进了高峰值压力波的形成,火焰也被加速,爆炸从此由弱转强,出现跃升.研究结果对地下受限空间爆炸过程的进一步研究以及爆炸灾害的预防都有参考价值.     

五氯硫酚锌盐粉尘爆炸下限浓度的实验研究

五氯硫酚锌盐的一些基本的危险性参数,如燃烧爆炸性能,目前国内外报道极少。笔者采用野外定性燃烧试验、哈特曼管实验及20 L球实验,对该物质粉尘爆炸的危险性进行研究。结果表明,该物质具有燃烧爆炸危险性,但与细小片状铝粉(燃爆危险性很强烈)相比,其粉尘的燃爆危险性很弱。以硅系点火具作为点火源,在20 L爆炸球中测试获得该粉尘爆炸下限浓度约为213 g/m3。根据ISO-6184及VD I-3673等标准,认为该粉尘的爆炸猛烈度为1级。所得结果为该物质的生产及使用安全提供了重要的参考。     

低温液体在水中快速相变过程流动与传热数值模拟

用试验和理论分析的方法对快速相变爆炸强度的预测缺乏定量模型,因此建立了一种欧拉-欧拉双流体多相流模型与传热模型相互耦合的数值模型,并通过与Clarke H将液氮喷射入水的快速相变试验数据对比来验证模型的可靠性和正确性。通过数值计算得出快速相变过程中流场、压力场、温度场随时间变化的情况,探讨了快速相变的传热机理。结果表明:快速相变是强制对流、膜态沸腾、爆发沸腾和核态沸腾之间的转换过程;相间换热系数随时间的无量纲变化关系可以用3个高斯分布的叠加来描述。     

火灾、爆炸、泄漏场所的危险性评价

建立了火灾、爆炸、泄露场所危险性评价模式。运用DOW法和重大危险源评价法对某液化石油气罐区进行危险性评价。将两种方法评价结果进行比较，进而分析两种方法的特点及适用范围，为火灾、爆炸、泄露场所进行危险性评价提供依据。     

工业过程爆炸事故模式及其破坏效应探讨

从工业生产中的介质类型出发,通过对内装固体的、液体的及气体的介质装置可能发生的爆炸事故和破坏效应进行分析预测,编制了相应的分析流程图。结果表明:无论从哪种介质进行分析,最终的爆炸事故模式只有凝聚相爆炸、气云爆炸、沸腾液体扩展蒸气云爆炸及各类形式的容器爆炸。简要分析了几种事故模式破坏效应的最佳计算模型和应用实例,证明了所做的分析预测和编制的流程图,可以很好地应用于判断事故模式中爆炸源性质及其破坏效应,是对爆源的一个定性分析方法,同时为爆炸能量计算的重要依据。工业过程爆炸事故模式及其破坏效应的研究对企业的安全生产及爆炸事故的预防具有一定的实用价值。     

非燃烧区瓦斯爆炸冲击波在单向分岔管道内传播规律的试验研究

在空间上瓦斯爆炸可以分为瓦斯燃烧区、非瓦斯燃烧区两个区域.在瓦斯燃烧区内冲击波和火焰是相互耦合的;当瓦斯燃烧完毕后燃烧波消失,只剩非瓦斯燃烧区冲击波,冲击波失去能量支持,最终恢复至正常大气参数.为了研究非燃烧区内瓦斯爆炸冲击波在分岔管道中的传播特性,搭建了截面为80 mm× 80 mm的方形管道,分别由1 m、1.5m、2.5 m、3m、4m等5种长度不等的管道组合而成.管道由3个部分组成,前端为直管道瓦斯填充区,中间管道为空气直管道和管道末端,末端设计了30°、45°、60°、90°四种单向分岔角度.通过瓦斯填充量和管道分岔角度两个变量,采用TST6300动态数据采集储存仪,对管道内瓦斯爆炸冲击波能量及冲击波在单向分岔情况下超压分流情况进行试验研究.结果表明,管道单向分岔条件下,非燃烧区瓦斯爆炸冲击波分流系数与冲击波初始超压及管道分岔角度有关,分流系数随冲击波初始超压及分岔角度的增加而增加.     

爆炸性气体在连续拐弯管道中传播特性的实验研究

针对复杂燃气管网燃气爆炸致灾严重,传播规律复杂的问题,利用实验室加工成的连续拐弯管道,模拟研究了复杂燃气管网爆炸性气体通过连续拐弯管道时的火焰传播速度、爆炸波超压变化情况。研究结果表明,当整个管道内充满瓦斯气体时,通过连续拐弯后,火焰传播速度和爆炸波超压值产生显著变化,在连续拐弯管道拐弯处为一扰动源,诱导附加湍流,气流湍流度增大,管道拐弯增加了燃烧区的湍流度,火焰燃烧产生加速度,加速燃烧产生更大能量以推动加速传播。研究结果对指导现场如何防治复杂燃气管网气体爆炸,减轻爆炸的威力具有重要作用。     

温度梯度影响爆燃转爆轰的数值模拟

采用一维带真实化学反应的Navier-Stokes方程对温度梯度影响爆燃转爆轰的过程进行了数值模拟。结果表明，点火温度的不均匀性对可燃预混气的燃烧模式有显著影响。在零温度梯度条件下，点火初期呈可燃气等容爆炸现象，随后发展为火焰传播；在小温度梯度下，点火后会导致爆轰形成，但很快衰减为爆燃过程；当温度梯度增加到合适值时，点火燃烧后可形成过驱爆轰并最终称为稳定爆轰状态；而温度梯度过大时，仅呈现正常火焰传播状态。不同温度梯度可以导致燃烧化学反应放热与热传导之间的竞争，因而形成了不同的燃烧模式。上述研究对实际过程中爆轰形成现象的防治有着一定的理论意义。