干水材料对小麦淀粉火焰抑制的研究

为探究干水材料对淀粉云燃烧的抑制性能,采用小尺寸竖直管道燃烧系统和高速摄影仪系统进行试验。通过分析小麦淀粉云火焰形态、火焰温度及火焰传播速度的变化,研究干水材料对不同质量浓度的小麦淀粉云燃烧的抑制机制及抑制效果。研究表明:干水材料的惰化抑制主要表现为干水材料中水的汽化吸热作用和疏水性气相纳米二氧化硅的隔热作用;干水材料能减弱小麦淀粉云火焰的传播速度,降低火焰的最高温度;干水材料的抑制效果随粉尘云质量浓度的增高先提升后降低,当粉尘云质量浓度为400 g/m~3时,抑制效果最好。     

玉米淀粉粉尘云浓度对其火焰传播特性影响

为研究受限空间内玉米淀粉燃烧火焰结构以及火焰传播特性,在小尺寸开口竖直管道内进行不同质量浓度下玉米淀粉火焰传播试验。采用高速摄像拍摄火焰传播过程,并用微细热电偶记录试验过程中的火焰温度。试验结果表明:燃烧过程中火焰锋面形状不规则;在低质量浓度下,火焰温度和传播速度随粉尘质量浓度的增加而增大,存在一个最佳粉尘浓度使二者均达到最大值,超过此浓度值后,随着浓度增加二者开始缓慢下降。不同质量浓度粉尘对应的最高火焰温度和最大火焰传播速度呈线性关系。     

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。     

替米考星粉尘爆炸及火焰传播试验研究

为研究制药工业粉尘爆炸事故机制,以典型药物替米考星为对象,分析药物粉尘爆炸和火焰传播特性。主要采用20 L球形爆炸装置、最小点火能(MIE)装置和颗粒图像测速仪(PIV)等设备,试验测试替米考星粉尘的爆炸下限、最大爆炸压力、爆炸指数、MIE和火焰传播速度等指标。结果表明,平均粒径为50μm的替米考星球形颗粒粉尘,其爆炸下限质量浓度为20~30 g/m3,最大爆炸压力为0.89 MPa,最大爆炸指数为25.80 MPa·m/s,MIE为13.20 m J;当粉尘质量浓度为416.67 g/m3时,喷粉初始压力为0.5 MPa,喷粉点火87.5 ms后,竖直管道中火焰传播速度达到最大值34 m/s。     

NH_4H_2PO_4对蔗糖粉尘云最低着火温度的影响研究

为探究NH_4H_2PO_4粉末对蔗糖粉尘云着火燃烧的抑制作用,利用高德伯尔特-格润瓦尔德炉试验研究NH_4H_2PO_4-蔗糖混合粉尘云的最低着火温度(MIT)和燃烧过程。结果表明:质量浓度分别为1 363.6、1 818.2、2 272.7和2 727.3 g/m~3的蔗糖粉尘云中NH_4H_2PO_4的质量分数分别达到50%、55%、60%、40%时,其MIT分别为787、805、880、745℃;进一步增大NH_4H_2P_4的质量分数,庶糖粉尘云被完全惰化;NH_4H_2PO_4能有效抑制蔗糖粉尘云的着火燃烧,粒径越小,对蔗糖粉尘云燃烧火焰的抑制效果越明显。     

NH_4H_2PO_4和SiO_2粉体对铝粉火焰传播特性的影响

为探索受限空间内惰性粉体对铝粉火焰结构及火焰传播特性的影响机制,利用小尺寸开口竖直管道和高速摄影仪和微细热电偶,研究添加质量分数为20%的NH_4H_2PO_4和SiO_2粉体时铝粉燃烧火焰形态、火焰温度和火焰传播速度等参数的分布特征。结果表明:NH_4H_2PO_4和SiO_2粉体能稀释铝粉尘云浓度,有效减弱反应强度;铝粉粒径增大,惰性粉体对铝粉最高火焰温度的抑制作用先增大后减小,当铝粉粒径为30μm时,抑制效果最显著;惰性粉体对铝粉火焰传播速度的抑制作用与铝粉粒径负相关;NH_4H_2PO_4对铝粉火焰的抑制效果比SiO_2明显。     

燃烧管中烟煤粉粉尘云传播参数的试验研究

利用自行设计的长29.6 m,内径199 mm,配有特殊扬尘装置的大犁卧式燃烧爆炸管道试验系统,对弱点火条件下烟煤粉与空气两相悬浮流中的爆炸过程进行了试验研究,用压电传感器测量了管内各测点的压力信号,观测到快速爆燃的状态稳定,分析了爆燃波稳定传播机理.结果表明:在煤粉浓度为300g/m~3及弱点火条件下,悬浮烟煤粉粉尘云中爆燃波能够稳定传播,且稳态传播距离持续20 m以上,峰值超压和波速平均值分别约为70 kPa和430m/s.     

苯蒸气爆炸/燃烧火焰传播特性研究

为探究苯蒸气爆炸/燃烧火焰传播特性,在自主设计加工的长度1 m的透明可视化爆炸试验管道内,开展不同浓度苯蒸气的爆炸/燃烧试验,利用高速摄像仪拍摄管道内不同浓度苯蒸气爆炸火焰传播图像,并对比研究火焰图像。结果表明:低浓度苯蒸气-空气预混气体点燃后发生剧烈爆炸反应,随着苯蒸气浓度的升高,剧烈爆炸反应转为温和燃烧反应;火焰传播平均速度随苯蒸气浓度的增大而增大,在苯蒸气体积分数为2. 8%时,火焰传播平均速度达到最大值,之后,随着苯蒸气浓度的增大而减小;低浓度苯蒸气爆炸火焰传播过程经历了急剧加速、急剧减速、缓慢加速和缓慢减速4个阶段,高浓度苯蒸气火焰传播速度基本保持不变,火焰形态与火焰传播速度密切相关。     

铝粉尘云燃烧火焰形态分析实验研究

为探索铝粉尘云燃烧火焰形态和灾变演化,基于改造的竖直开口实验管道,借助高速摄像仪和离子探针,研究火焰结构及变化,分析粒径因素对铝粉火焰前锋形态的影响。实验结果表明:铝粉燃烧能量的释放和空间束缚使燃烧转为爆燃,火焰前锋下方存在大片的燃烧反应区;铝粉粒径越小,颗粒氧化层破裂需要的热应力越小,越容易被点燃;随着铝粉粒径减小,热膨胀对火焰传播速度的影响明显增强。     

煤粉粒径对粉尘爆炸影响试验研究与数值模拟

为分析煤粉粉尘的爆炸特性,利用20 L爆炸球测试装置与Fluent软件,试验研究煤粉粒径、质量浓度对煤粉云最大爆炸压力、爆炸指数的影响。结果表明,当试验环境温度为293~303 K时,点火能量为10 k J,粒径为26,73和115μm等3种粉尘云的最大爆炸压力均随着粉尘质量浓度的增加先升后降,在350 g/m3处达到最大值。同一粉尘质量浓度下,最大爆炸压力、爆炸指数均随着粒径的减小而增大。在60~120 ms时间内,粒径为26μm、质量浓度为350 g/m3的粉尘颗粒在球体内能保持一定的稳定状态,60 ms左右扩散达到相对均匀状态。爆炸后,燃烧最高温度为2 060 K,未燃区温度由300 K上升至375 K。粒径为26μm的煤粉尘云爆炸危险性等级为Ⅱ级,粒径为73和115μm的煤粉尘云爆炸危险性等级为Ⅰ级。     

半封闭管道内瓦斯煤尘爆炸火焰传播规律研究

为了探究瓦斯煤尘爆炸火焰的传播规律,采用自行搭建的半封闭垂直管道爆炸试验系统,研究瓦斯体积分数和煤尘质量浓度的改变对火焰传播规律的影响。结果表明:1)加入煤尘后的瓦斯爆炸火焰传播速度显著增大;2)在爆炸腔体内,瓦斯体积分数越接近化学当量比,煤尘质量浓度越接近50 g/m3,爆炸火焰传播速度越快;3)在传播管道内,大量的氧气从开口端进入参与反应,瓦斯体积分数和煤尘质量浓度较大的试验组,火焰传播速度会迅速上升; 4)煤尘质量浓度和瓦斯体积分数存在最佳配比,煤尘质量浓度和瓦斯体积分数偏离最佳浓度配比程度较大时,火焰传播加速度下降,传播距离变短。     

Z型管道中气体火焰传播规律的实验研究

本文实验研究了丙烷／氧气／空气的当量比气体燃烧火焰通过两个90°弯管形成的“z”型管道的传播规律,通过改变第一个弯管前加速段的长度和改变气体浓度,实验研究了稳定爆轰波,非稳定爆轰波以及爆燃火焰通过“z”型管道的传播规律。利用光电传感器记录弯管前后的火焰传播速度,运用燃烧理论和爆轰波的理论对实验结果做了分析。结果表明:稳定爆轰波通过“z”型管道时传播速度有明显的下降;但“z”型管道对非稳定爆轰波的传播作用受到非稳定爆轰波自身速度的影响;爆燃火焰通过“z”型管道时火焰传播速度的变化呈现不确定性。     

不同粒径铝粉火焰传播特性试验研究

为探索不同粒径铝粉火焰结构及其传播特性,用一竖直粉尘燃烧管道试验装置进行铝粉燃烧试验。借助高速摄像设备,观察不同粒径铝粉的火焰形态。利用微细热电偶记录铝粉火焰温度变化。分析不同粒径铝粉火焰的传播速度与铝粉火焰最高温度的关系。结果表明,铝粉粒径越小,火焰越平滑,燃烧越充分、越剧烈,火焰传播速度增长越快;铝粉火焰传播速度和火焰最高温度均与其粒径成反比。     

T型管道不同封闭状态瓦斯爆燃火焰传播特征

为了研究分岔管道不同封闭状态下瓦斯爆燃火焰阵面传播规律,在自制的T型透明分岔管道内,设置支管端口完全封闭、直管左端口弱封闭,采用光电传感器和压力传感器测试了直管右端弱封闭、完全封闭2种情况下,预混甲烷-空气可燃气体爆燃火焰传播过程中速度、超压参数的变化情况。结果表明:由于分岔的存在,2种封闭状态在支管端点火后瓦斯爆燃火焰阵面在支管中的传播速度均先增大后减小;直管右端弱封闭时,经过分岔后火焰加速向直管两端传播速度基本一致,分别达到86.29 m/s和88.07 m/s;直管右端完全封闭时,火焰向弱封闭端传播速度增大至166.67 m/s,火焰向完全封闭端传播时并不断压缩未燃气体产生高压振荡反馈导致火焰振荡传播现象,火焰速度不断减小至4.84 m/s;管道内瓦斯爆燃超压均迅速上升到达峰值,之后受压缩气体的膨胀和冲击后爆燃产物的振荡作用迅速下降。     

长直水平管道中铝粉/空气混合物爆炸试验研究

在长为32.4 m,内径为0.199 m的大型长直水平管道中对铝粉/空气两相流的爆炸过程进行了试验研究.试验初始压力为0.14MPa,初始温度为20℃,水平布置17个传感器对试验数据进行测量记录.采用40J电火花进行点火,对铝粉/空气混合物燃烧转爆轰过程(DDT)进行分析,并对不同质量浓度时混合物的燃爆情况进行比较.结果表明:铝粉质量浓度为184 g/m3时,铝粉/空气混合物未被引燃;铝粉质量浓度为230 g/m3时,水平管道末端刚好进入爆轰阶段,此质量浓度为该条件下燃烧转爆轰的最低临界质量浓度;质量浓度为276g/m3、367 g/m3、459 g/m3 505g/m3、551 g/m3、643 g/m3时,均能在此水平管道内完成爆燃向爆轰的转变,并且能够自持.铝粉/空气混合物爆轰的最优质量浓度为551 g/m3.对质量浓度为505 g/m3时的铝粉/空气混合物的燃烧转爆轰过程进行分析,进入爆轰阶段后,多相燃料空气混合物爆轰超压和速度曲线呈现随距离传播不断振荡,但均值稳定的典型特征,其爆轰波胞格尺寸λ约为0.486m.     

超细聚苯乙烯微球粉体的燃爆特性研究

为研究超细聚苯乙烯微球粉体的燃爆特性,通过粉尘层最低着火温度测试装置、MIE-D1.2最小点火能测试装置、20 L球形爆炸测试装置,对其最低着火温度、最大爆炸压力、最小点火能量(MIE)等爆炸特性参数进行测定,探讨了加热温度、点火延滞时间、粉尘质量浓度、粉尘粒径对粉体燃爆特性的影响。结果表明:超细聚苯乙烯微球粉尘层在350℃左右时会发生无焰燃烧,且加热温度越高,粉体粒径越小,粉尘层发生着火时所需的时间越短;当粉体质量浓度为250 g/m3时,最大爆炸压力达到0.65 MPa,质量浓度为500 g/m3时,最大爆炸压力的上升速率达90 MPa/s以上;随点火延滞时间增加,最小点火能表现出先缓慢减小再急剧增大的规律;随粉尘质量浓度增加,最小点火能逐渐降低,当粉尘质量浓度超过500g/m3后逐渐趋于稳定。     

超细Al(OH)3惰化粉体对铝合金抛丸废弃物粉尘的爆炸防控效果试验研究

为探究超细粉体惰化剂对铝合金抛丸伴生粉尘爆炸特性的影响规律，利用标准化Hartmann试验装置及自行搭建的试验平台，对不同惰化比(ε)条件下高纯度铝粉尘和铝合金抛丸废弃物粉尘爆炸传播特性进行试验研究。试验结果显示：不同类型的铝粉尘在不同惰化比条件下的爆炸敏感度、爆炸传播强度以及爆炸火焰传播形态演化等方面特性存在较大差异。由于高纯度铝粉尘燃烧反应活性高，最小点火能量和爆炸下限质量浓度分别是铝合金抛丸废弃物粉尘的6%和53.3%,其爆炸火焰传播速度峰值是铝合金抛丸废弃物粉尘的2.1倍。因此，在工程实践中不宜将高纯度铝粉尘相关爆炸参数作为铝合金抛丸作业现场燃烧爆炸风险评估依据。同时，当惰化比提高到30%时，铝合金抛丸废弃物粉尘的点火敏感性大幅降低，爆炸无法形成有效火焰进而传播，且在爆炸发生后很短时间内便会发生自行熄灭，即使在强点火条件下，也未发生火焰持续传播现象。因此，在铝合金抛丸生产现场采用添加一定量超细Al(OH)₃粉体以作为抑爆措施的惰化剂具有一定的可行性。     

立体结构障碍物对甲烷预混火焰传播影响的研究

使用自行设计的火焰加速试验系统,研究了3种立体结构障碍物对管道内预混火焰传播速度和超压的影响。选用长方体、正四棱柱和圆柱,其阻塞比均为40%。结果表明,管道内障碍物对火焰传播的初始阶段起阻碍作用,当火焰越过障碍物后,障碍物加速火焰传播过程。有障碍物时管道内最大火焰传播速度和峰值超压比无障碍物时要大。随着点火距离的增大,管道中最大火焰传播速度和超压先变大后减小。当障碍物位于约6倍管径处时,对管道中火焰传播速度和超压影响最大。点火距离的改变对火焰传播速度的影响大于对管道内超压的影响。     

碳酸氢钠粉体粒径对铝粉火焰传播特性的影响

为探索碳酸氢钠粒径的变化对铝粉火焰结构变化和火焰传播特性的影响,采用竖直粉尘燃烧管道实验平台,研究惰化剂质量分数为30%的惰化条件下的火焰传播过程,并记录火焰温度。实验结果表明:碳酸氢钠粉体能显著降低火焰强度,钝化火焰前端;且粉体对铝粉火焰温度的抑制作用与其粒径成反比关系;碳酸氢钠粒径对铝粉火焰传播速度的惰化抑制作用在微米级与其粒径成反比关系,其粒径越小,对铝粉火焰最大传播速度的抑制效果越好。     

玉米淀粉粉尘爆炸危险性研究

为研究玉米淀粉粉尘爆炸危险性,采用哈特曼管式爆炸测试装置和20 L球爆炸测试装置对200目(<75μm)以下的玉米淀粉粉尘爆炸危险性进行评估,基于静电火花和粉尘质量浓度对粉尘爆炸的影响,对玉米淀粉的静电火花最小点火能量、爆炸下限质量浓度、最大爆炸压力和爆炸指数进行了研究,根据试验结果对玉米淀粉爆炸危险性进行分级。试验结果表明:温度在25℃,喷粉压力为0.80 MPa,粉尘质量浓度在250～750 g/m3范围内,粉尘的最小点火能量随着粉尘质量浓度增加而降低,其最小点火能量在40～80 mJ之间;在点火能量为10 kJ时,粉尘爆炸下限质量浓度在50～60 g/m3之间;在粉尘质量浓度为750 g/m3时,爆炸压力达到最大,为0.66 MPa;在粉尘质量浓度为500 g/m3时,爆炸指数达到最大,为17.21 MPa.m/s,其粉尘爆炸危险性分级为Ⅰ级。