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。     

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。     

NH_4H_2PO_4对蔗糖粉尘爆炸的抑制作用试验研究

为研究NH_4H_2PO_4粉尘对蔗糖粉尘爆炸的抑制作用,利用20 L球形爆炸试验装置分析NH_4H_2PO_4-蔗糖混合粉尘的最大爆炸压力p_(max)和最大压力上升速率(dp/dt)_(max)。结果表明:NH_4H_2PO_4能够降低蔗糖粉尘的p_(max)和(dp/dt)_(max),并延迟其到达峰值的时间,从而降低蔗糖粉尘的爆炸强度;质量浓度分别为200、350、500、750 g/m~3的蔗糖粉尘中NH_4H_2PO_4的质量分数分别达到8%、14%、14%、13%时,蔗糖粉尘被完全惰化;质量浓度为350 g/m~3的蔗糖粉尘在不同粒径(48～74、38～47、25～37μm),NH_4H_2PO_4质量分数分别达到14%、13%、11%时被完全惰化;添加NH_4H_2PO_4能有效减轻蔗糖粉尘的爆炸危害,且在一定粒径范围内,粒径越小,对蔗糖粉尘爆炸的抑爆效果越好。     

障碍物条件下纳米SiO2粉体抑制瓦斯爆炸特性

为了研究障碍物条件下纳米SiO_2粉体对瓦斯爆炸的抑制特性,采用自行搭建的150 mm×150 mm×500 mm可视化瓦斯爆炸试验系统,分别对不同质量浓度和粒径的纳米SiO_2粉体抑爆特性进行了试验研究。结果表明:在障碍物条件下,纳米SiO_2粉体对瓦斯爆炸具有良好的抑制效果,0.10 g/L的30 nm SiO_2粉体可使9.5%瓦斯气体的最大火焰传播速度降低35%,爆炸超压降低34%;然而,纳米SiO_2粉体并非质量浓度越大抑爆效果越好,而是存在最佳抑爆质量浓度,即随纳米SiO_2粉体质量浓度上升,其抑爆性能先增大后减小,最佳抑爆质量浓度约为0.10 g/L;此外,纳米SiO_2粉体的抑爆性能与其粒径相关,且存在最佳抑爆粒径,相同质量浓度下30 nm SiO_2粉体比15nm和50 nm SiO_2粉体的抑爆效果好。     

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。     

超细CaCO3惰化剂对铝合金抛光伴生粉尘爆炸的防控效果*

为探究超细粉体惰化剂对铝合金抛光伴生粉尘爆炸特性的影响规律,利用标准化实验装置及自行搭建的实验平台,在对爆炸基本参数进行测试的基础上,分别研究超细CaCO3粉体对抛光废弃物粉尘点燃敏感度的钝化作用以及对爆炸火焰传播进程的惰化效果,并在相同条件下与同等粒径高纯度铝粉的实验效果进行比对。研究结果表明:铝合金抛光废弃物粉尘最小点火能量为280 mJ,而同等粒径高纯度铝粉最小点火能量为35 mJ;在铝合金抛光废弃物粉尘质量浓度为300 g/m3条件下,发生爆炸的火焰传播速度峰值为7.4 m/s,约为高纯度铝粉的57%,铝合金抛光废弃物粉尘的爆炸敏感度及猛烈度均低于高纯度铝粉;当超细CaCO3粉体的惰化比为30%时,可将铝合金抛光废弃物粉尘的最小点火能量钝化至约1 J,爆炸火焰失去持续传播能力,惰化作用效果充分显现。     

抛光铝粉爆炸及ABC粉体抑爆特性的实验研究

为研究抛光铝粉的爆炸危险和ABC粉体的抑爆特性,在对实验粉体粒径分布进行分析的基础上,采用20 L粉尘爆炸特性实验装置,分别对不同铝粉尘浓度、不同抑爆剂浓度条件下的爆炸特性参数进行测试。研究结果表明:在实验条件下,铝粉的爆炸下限为45 g/m3＜C＜60 g/m3;随铝粉浓度增加,爆炸烈度呈现出先增强后减弱的变化趋势,在浓度为400 g/m3时爆炸烈度最大。ABC抑爆剂能够有效抑制铝粉爆炸超压和爆炸反应进程,随着惰性粉体浓度的增加,抑制效果愈加明显,爆炸逐渐减弱。当ABC惰性粉体的质量占比增加到50%时,相较单一铝粉爆炸,反应过程时间由72 ms增加至785 ms,爆炸最大压力、最大压力上升速率分别下降了61.7%,89.5%;当ABC粉体质量占比为53%时,铝粉被完全惰化,未发生爆炸。     

常重力细水雾添加剂效能评估方法

高效细水雾添加剂的研制需要准确、快捷、低成本的灭火效能评估方法。利用二维对冲火焰构型研究了筛选细水雾化学添加剂的方法。在燃料流量4.5 L/min下,利用包裹火向尾流火的转变点作为灭火剂效能评估的参考依据可以减少火焰对壁面的热损,突出添加剂的化学抑制作用。试验装置燃烧腔入口速度均一,湍流度小于2%,不同添加剂及灭火溶液浓度对燃烧腔入口水雾粒径分布的影响较小。在高应变率下,化学添加剂的化学作用是影响火焰熄灭的主要因素。利用本方法对4种无机添加剂进行了筛选,结果表明,火焰临界熄灭点数据波动小、精度高,4种化学添加剂对甲烷二维对冲扩散火焰的抑制作用从高到低依次为KCl、K_3PO_4、NH_4H_2PO_4、FeSO_4,其中FeSO_4对火焰有助燃作用。     

惰性粉尘对铝镁混合粉尘云最低点燃温度的影响

为了研究惰性粉尘存在氛围下,铝镁混合粉着火爆炸的规律,采用Godbert-Greenwald恒温炉设备研究了设备吹粉压力、惰性BaCO3和SiO2粉尘粒径、惰性粉尘含量对铝镁混合粉尘云最低点燃温度的影响。结果表明,试验存在最佳吹粉压力,此时最有利于铝镁混合粉燃烧,且高浓度铝镁混合粉的最佳吹粉压力比低浓度的大;最低点燃温度随着不活泼粉尘粒径的减小而升高,粒径相同条件下,BaCO3抑制效果比SiO2明显;惰性粉尘对铝镁混合粉尘云最低点燃温度影响很大,当BaCO3和SiO2粉尘含量增加时,最低点燃温度先升高,达到一定值后趋于不变;混合粉尘中,惰性粉尘质量分数在53%以下时,BaCO3的抑制作用比SiO2强,但当惰性粉尘质量分数在53%以上时,SiO2和BaCO3对混合粉尘抑制作用正好相反;当炉体温度在630℃以上时,铝镁混合粉最低点燃温度受BaCO3和SiO2粉尘影响很小。     

惰性气体抑制瓦斯爆燃火焰传播特性实验研究*

为研究惰性气体抑制瓦斯爆燃火焰传播特性,在自行搭建的中尺度爆炸激波管道上,采用数据采集系统、压电式传感器、火焰传感器、同步控制系统和激光纹影测试系统,通过对比4种不同喷射压力（0.5,1.5,2.5,3.5 MPa）的实验工况,选用N2做为惰性介质时抑制火焰的传播特性与喷射压力密切相关,火焰传播速度随着喷射压力增加呈现先增加后减弱的趋势。研究结果表明:少量N2在管道中扩散,加剧了未反应预混气体的扰动状态,造成火焰阵面褶皱的卷吸能力增强,进而加速化学反应进程,促进预混气体燃烧;喷射压力为1.5 MPa时,火焰阵面拉升、变形最强,火焰传播速度提高,最高可达到250 m/s;喷射压力为3.5 MPa时,火焰阵面出现明显三维凹陷结构,运动发生明显滞后现象,火焰传播速度大幅度降低至5.4 m/s,惰性气体抑制火焰传播效果明显。     

甲烷对合成气层流预混火焰传播特性的影响

为研究甲烷对合成气层流预混火焰化学动力学特征及合成气层流预混火焰传播特性的影响,选用GRI3.0-机理,模拟研究300 K条件下含0～70%甲烷的合成气层流预混火焰传播速度、火焰温度、反应敏感性及重要自由基浓度等。结果表明:合成气层流预混火焰传播速度、绝热火焰温度随甲烷比例的增加非线性下降,火焰传播速度峰值对应的当量比随甲烷增加显著向贫燃侧发展;富燃条件下,随着甲烷少量加入(≤30%),火焰中自由基H浓度显著下降,火焰传播速度受抑制作用显著;随着甲烷的继续增加,不足的自由基OH抑制自由基CH_3的生成,影响自由基H的消耗,削弱CH_4对层流预混火焰传播速度的抑制作用。     

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。     

七氟丙烷对狭长受限空间油气爆炸抑制实验研究

为研究七氟丙烷对油气爆炸的抑制作用,研制了主动式油气爆炸抑制装置,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,并与无抑爆介质条 件进行了对比,分析了爆炸超压值、火焰传播速度和火焰强度等特性参数变化情况。实 验结果表明:当以3、4和5 kg七氟丙烷作为抑爆介质时,最大超压值分别下降34.05%、 50.78%和55.87%,平均火焰传播速度分别下降72.15%、79.87%和89.23%,火焰持续时间 明显缩短,火焰强度减弱;随着七氟丙烷质量的增加,抑爆效果越显著。     

硬脂酸粉着火敏感性影响因素及惰化研究

为预防和减轻硬脂酸粉加工、储存和运输过程中的燃爆危害,采用Godbert-Greenwald恒温炉分别研究质量浓度、分散压力、惰性粉体质量分数对硬脂酸粉尘云最低着火温度的影响规律。研究结果表明：硬脂酸粉尘云的最低着火温度随质量浓度和分散压力的增加先减小后增大,当质量浓度和分散压力分别为485.4 g/m³,15 kPa时,硬脂酸粉尘云最低着火温度达到最小;添加少量惰性粉体增大了硬脂酸粉尘云分散性,对硬脂酸粉尘云最低着火温度的降低起到促进作用;随惰性粉体质量分数的增加,硬脂酸粉尘云最低着火温度先迅速增大后增速变缓;SiO₂通过物理作用抑制硬脂酸粉尘云燃烧,Al(OH)₃除物理作用外还通过化学分解参与自由基碰撞,可有效提升硬脂酸粉尘云的最低着火温度。     

甲烷体积分数对甲烷-煤粉复合火焰传播特性的影响

为探究甲烷体积分数对煤粉爆炸过程的影响,并掌握甲烷-煤粉爆炸火焰传播特征,通过粒度分析仪和同步热分析仪研究2种煤粉样品的粒径大小和热解过程。利用1 500 mm×80 mm×80 mm的半开口竖直燃烧管道,探究不同甲烷体积分数下,中位粒径分别为65和25μm烟煤粉的火焰传播特性,分析甲烷体积分数对甲烷-煤粉复合火焰结构、温度和速度的影响。结果表明:25μm煤粉比65μm煤粉的火焰更加明亮,甲烷体积分数的增加对65μm煤粉火焰有更强的促进作用;当甲烷体积分数越接近当量比时,火焰锋面越规则,火焰速度也越快;随着甲烷体积分数的增加,火焰温度和火焰传播速度均呈现先增大后减小的趋势;甲烷体积分数为9%时,火焰温度达到最大值;甲烷体积分数为8%和10%时,65和25μm煤粉最大火焰速度为分别为26.53和39.28 m/s。     

混合金属粉尘爆炸最小点火能量影响因素研究*

为探究混合金属粉尘爆炸危险性及与单一粉体爆炸特性差异,确保车间安全生产,采用粉尘云点火能量测试系统对车间混合金属粉尘及铝粉最小点火能量在不同影响因素下的变化规律及2种粉尘火焰变化特征进行测试。研究结果表明:混合金属粉尘和铝粉最小点火能量在一定范围内（38~96 μm）与粒径呈正相关性,当混合金属粉尘粒径大于75 μm时,所需最小点火能量大于1 000 mJ,其爆炸敏感性迅速降低,此时铝粉仍有较强爆炸敏感性;2种粉尘最小点火能量随质量浓度增加呈先降低后升高的趋势,最小点火能分别为295,15 mJ,对应的敏感质量浓度为600,1 000 g/m3,混合金属粉尘在质量浓度为500~700 g/m3时具有较大爆炸危险性;同铝粉相比,混合金属粉尘点火能量更高、火焰燃烧时间更短、火焰高度更低、爆炸剧烈程度更弱。     

橡胶粉尘的爆炸特性及抑爆的试验研究

为了研究橡胶粉尘的爆炸特性以及惰性粉体对橡胶粉尘的抑爆,用20 L球形爆炸装置测试橡胶粉尘的爆炸特性,分析粉尘浓度和粒径对橡胶粉尘爆炸压力(pmax)和爆炸指数(Kst)的影响,并且探究聚磷酸铵、磷酸二氢铵、碳酸钙和碳酸氢钠4种不同惰性粉体对橡胶粉尘的抑爆效果及不同粒径的聚磷酸铵对橡胶粉尘爆炸压力的影响。结果表明:在爆炸极限范围内,橡胶粉尘的爆炸压力随粉尘质量浓度增加先增大后减小;橡胶粉尘粒径越小,其爆炸后果越严重;聚磷酸铵对橡胶粉尘的抑爆效果相对较好;且在一定质量浓度范围内粒径越小,抑爆效果越好。     

超细水雾对管内丙烷爆炸火焰抑制效果的试验研究

利用自行研制的超细水雾抑制管内丙烷爆炸的小尺寸试验系统,研究超细水雾抑制管内丙烷爆炸的有效性.试验采用0.6m×0.09m的圆柱形透明玻璃管,研究体积分数为2.7％～3.7％的丙烷/空气预混气体在0～2 mL超细水雾作用下的爆炸火焰传播特性,测定超细水雾作用下丙烷爆炸下限及火焰传播速度的变化规律,探讨超细水雾对管内丙烷爆炸火焰的抑制机理及效果.结果表明:超细水雾可显著提高丙烷的爆炸下限,降低丙烷爆炸的危险性;超细水雾可有效抑制丙烷爆炸的传播速度,且随超细水雾添加量增大,传播速度不断降低;根据抑制率计算结果,在贫燃料情况下,超细水雾对丙烷爆炸的抑制效果随雾量增大和体积分数降低而增强.     

障碍物管道中H2/CO2/空气爆炸特性影响的数值模拟研究

为掌握不同因素和不同条件对H₂/空气管道预混气体火焰传播的作用和影响，应用FLACS软件在不同的当量比、燃料中的CO₂体积分数、障碍物数量和阻塞率等条件下，分别以火焰传播速度、超压、升压速率和温度等特征参数为表征，对半开口管道中H₂/空气预混火焰传播过程及其参数影响进行模拟研究。结果表明：当量比为1.2时，半开口管道中H₂/空气预混火焰最高温度最大，当量比为1时，H₂/空气爆炸压力的最大超压和最大升压速率最大；CO₂对H₂/空气预混火焰的传播具有明显的抑制作用，且随着燃料中CO₂体积分数的增加，抑制效果越突出，预混火焰最高温度、最大超压和最大升压速率也就越小；障碍物的存在对预混火焰的传播具有激励作用，且激励效果在一定程度内随着障碍物数量和阻塞率的增大而增大。     

铝镁合金泡沫抑制甲烷-空气混合物爆炸火焰传播

为探究铝镁合金泡沫材料对爆炸的抑制效果,用净尺寸为80 mm×80 mm×900 mm的爆炸管道,开展该泡沫材料在不同填充密度下的甲烷爆炸抑制试验;综合探讨该种材料对爆炸火焰传播速度、压力、火焰阵面形态的影响。结果表明:当填充密度为10 kg/m~3时,铝镁合金泡沫材料对火焰传播有微弱的强化作用;当填充密度大于20 kg/m~3时,它对火焰传播转变为抑制作用,随着填充密度的增加,火焰传播速度达到第一峰值的时间和管道密封膜片破裂的时间都进一步延长;填充密度达40 kg/m~3时,火焰传播被完全抑制。受填充材料的影响,火焰形态在穿越填充区域后由层流火焰变为湍流沙漏状火焰。该种材料的抑爆机制主要体现在湍流促进和冷却抑制2个方面。