水平管内不同煤质煤尘爆炸火焰传播特性实验研究

为研究水平管道空间不同煤质煤尘爆炸火焰传播特性，选取褐煤、长焰煤、不粘煤、气煤4种煤尘，对爆炸火焰焰峰特性、火焰加速传播特性、火焰传播距离与持续时间展开研究。研究结果表明:褐煤在500 ms内焰峰的形状由尖锐向平滑再向钝化不断演变，长焰煤与不粘煤在375 ms时焰峰前端出现明显焰体分离现象，分析认为这与管体冷壁效应、空间尺度效应及空间氧气消耗直接相关；气煤在375 ms时焰峰出现大面积火焰碎纹，说明气煤爆炸火焰猛烈传播的持续时间相对较短，整体爆炸强度相对较弱；褐煤与长焰煤爆炸火焰存在2次间断性加速，分析认为这与管体空间受限、常温管壁散热、局部助燃氧气瞬间不足等因素有关；褐煤在爆炸后400～600 ms内火焰2次加速完全，火焰传播距离达740 mm，明显大于长焰煤、不粘煤与气煤，说明低变质褐煤爆炸火焰持续时间更长，火焰传播距离更远且传播更剧烈；虽然气煤火焰最远传播距离比长焰煤大30 mm，但由于气煤火焰在375 ms左右出现大片火焰碎纹，因此气煤整体的爆炸强度小于长焰煤。     

油漆挥发分爆炸特性及浓度检测装置设计研究

为了实现对喷涂车间内挥发分浓度的检测，进行20 L球形爆炸特性测试实验，分析了油漆挥发分主成分及爆炸特性，根据油漆挥发分受热易挥发遇冷易凝结的物理特性、采样器采样原理、滤膜增重法测量原理以及基于单机片C++软件程序编写的电路智能控制技术，设计1种喷涂车间挥发分浓度检测装置。研究结果表明:油漆挥发分主成分具有爆炸性，且随着油漆颗粒物浓度增大，爆炸压力也增加。设计的装置对挥发分的采集率都在90%以上，总采集率为93.1%~98.9%，装置能够较为准确地检测挥发分浓度。     

爆破掘进空间内粉尘非稳态运移规律研究

为促进井下粉尘防治工作,对爆破掘进面粉尘非稳态运移规律进行研究。基于控制方程与RNG k-ε湍流模型,选择欧拉-拉格朗日法进行模拟。构建1100工作面三维几何模型并划分网格,确定气相流场边界条件。引入粉尘运动模型进行非稳态计算,利用CFD软件得到气相流场风速分布规律,得出掘进面60m范围内粉尘沿巷道纵向、垂向扩散规律及巷道沿程粉尘粒径分布规律与空间分布规律。此外,还得到爆破后50min内巷道沿程粉尘浓度随时间变化规律。     

不同煤质煤尘层最低着火温度特性及其影响因素研究

为研究不同煤质的煤尘层最低着火温度特性及其影响因素,选取褐煤、长焰煤、不粘煤、气煤、焦煤、瘦煤、贫煤和无烟煤8种不同变质程度的煤尘样品,测试分析8种煤尘层的最低着火温度及最低着火温度工况下煤尘层着火类型、着火时间,并研究了粒径和煤尘层厚度对煤尘层最低着火温度的影响。结果表明,随变质程度由褐煤逐渐增大,最低着火温度T_L由290℃不断增大。褐煤、长焰煤、不粘煤和气煤为a类着火,其着火时间较为接近,均值为19. 5 min,而焦煤、瘦煤和贫煤为c类着火,着火时间均值为11 min,表明随变质程度增大,虽然TL增大,但着火时间明显缩短。通过分析最低着火温度工况下不同煤质的温度T-时间t变化情况,认为褐煤、长焰煤、不粘煤和气煤煤尘层温度曲线中出现明显上下波动现象,是因为煤尘层厚度有限,无法长时间积聚能量。通过构建TL与粒径r、煤尘层厚度d的三维空间拟合模型,发现粒径小、厚度大的煤尘层具有更大的着火敏感性和爆炸潜伏性,更应加强防范。     

小尺度水平玻璃管中煤尘爆炸火焰传播特性影响因素研究

为研究煤尘爆炸火焰传播特性影响因素,采用小尺度玻璃管煤尘爆炸试验装置,对不同变质程度煤尘爆炸火焰传播特性影响因素展开试验分析。结果表明,煤尘爆炸初期,t=125 ms时焰峰尖锐,t=250 ms时焰峰趋于平滑,t=375 ms时焰峰基本全部钝化。在t=0~375 ms过程中,焰峰宽度、横截面积、亮度均不断增大。褐煤在600~700 ms时火焰传播距离达最大值74 cm,表明低变质煤中释放的可燃挥发分气体延长了火焰周期,增加了火焰长度。当p处于0.03~0.05MPa时各煤质l_1随p增大均呈递增趋势,p0.05 MPa时褐煤与不粘煤的l1有平缓且下降趋势,而气煤与长焰煤的l_1仍有上升态势。褐煤、气煤、长焰煤的l_1随T增大呈显著上升趋势,而不粘煤的l1随T存在一定波动。当k达到3g时褐煤与气煤均不再爆炸,而长焰煤与不粘煤在k达到4g时才失去爆炸性,表明褐煤与气煤对碳酸盐粉抑爆敏感度相对较高。     

全自动漏斗吸嘴式粉尘发生装置样机研制

基于粉尘浓度测定和粉尘分布规律、运移规律和沉降规律研究的需要,在气溶胶粉尘发生器的基础上,设计了由计算机控制的全自动漏斗吸嘴式粉尘发生装置.提出了该装置的设计原理、设计结构及运行操作方法.基于C++设计了该装置的控制程序软件包,利用软件包中的驱动控制程序,实现了在计算机上对粉尘发生装置的远程遥控.监测传感器可及时发现吸嘴口是否出现粉尘堵塞,故障传感器同步监测步进电机和搅拌电机,通过微型计算机分析故障并发出相应控制指令.操作过程中,通过对圈数、时长、粉尘用量和密度的设置,可发生1种或多种粒径粉尘,控制发尘浓度、分散度,实现粉尘连续供给.通过发尘效果检验,得出在不同作业工序下,无论是连续产尘的喷浆、凿岩作业,还是瞬间产尘的爆破作业,该装置都具有较好的模拟产尘效果,产尘的分散度、浓度与现场实测值基本一致,表明该装置的粉尘粒度分布控制、产尘流量控制等技术达到了预期效果,可为研究粉尘相关特性试验提供稳定可靠、数量可控的粉尘源.     

煤质指标对煤尘爆炸火焰长度影响作用的主成分分析

为研究不同煤质指标对煤尘爆炸火焰长度的影响作用,利用相关仪器对不同基准下煤的水分、灰分、挥发分等煤质指标以及爆炸火焰长度进行测定。在计算出这些煤质指标观测数据间的相关系数后发现,影响煤尘爆炸火焰长度的煤质指标数据间具有高度相关性。因此,选取十种煤样的煤质指标数据,通过多元统计分析中的主成分分析法,对影响煤尘爆炸火焰长度的煤质指标进行主成分提取,并对主成分的含义进行解释分析,命名第一主成分为"挥发分因子",第二主成分为"灰分和固定碳因子",第三主成分为"水分和着火点因子",从数据分析的角度证明了挥发分含量对煤尘爆炸火焰长度的影响作用最大,生产实践中可据此估计煤尘爆炸的危险程度,对于煤尘爆炸性鉴定及煤尘防爆工作具有指导意义。     

局部通风机实际特性的近似处理方法及应用研究

针对目前局部风机特性曲线很难得到或应用而导致局部通风研究受限问题,提出一种根据局部风机风量及风压范围近似求解风机特性曲线的方法。该方法采用一次线性插值函数代替风机特性曲线函数,结合风阻特性曲线得到风机工况。基于该方法可进行局部风机选型或预测既定型号风机工况点及风筒出口风量,同时可确定长距离掘进通风中钻孔通风有效风量与钻孔长度、直径的关系,也可确定风库中转位置与风筒长度的关系。应用分析结果表明:用一次函数代替稳定区域风机特性曲线函数不仅简单方便,结果较精确,且方法可靠、实用性高。     

消防机器人热防护材料隔热性能数值模拟

随着智慧城市建设进程的不断加快，消防设备智能化、自动化趋势愈发明显，消防现场机器人的需求也越来越大。消防机器人的热防护能力是保障其在救援现场发挥作用的核心问题。基于热障涂层材料和隔热保温材料的基本属性及火灾现场环境，建立以多种热障涂层材料和隔热保温材料为主体的消防机器人热防护系统，通过传热模拟量化分析了热障涂层材料、隔热保温材料和热障涂层厚度对热防护能力的影响。结果表明：隔热保温材料的热防护性能从高到低为陶瓷纤维毡、陶瓷纤维纸、莫来石陶瓷、玻璃纤维、岩棉、气凝胶和矿渣棉；热障涂层材料的热防护性能从高到低为MgO、含钇气凝胶、石墨、SiO₂、Si₃N₄、MgZrO₃、Al₂O₃、NiCrAl和ZrO₂;当隔热保温材料为玻璃纤维、热障涂层材料为Si₃N₄时，5 mm为热障涂层的最佳厚度。