基于绝热火焰温度多元混合气体可燃性极限的理论预测

为了预测多元混合气体可燃性极限,通过化学平衡计算软件分析确定了气体在可燃性下限（LFL）和可燃性上限（UFL）的燃烧产物及计算绝热火焰温度（CAFT）,基于能量平衡方程和简化反应模型,分别建立了混合气体LFL和UFL预测模型。应用该预测模型对CH4、C2H4、C3H8、C3H6和CO组成的不同比例混合气体可燃性极限进行预测。结果表明:简化反应模型对于LFL和UFL预测值与文献中实验值的平均相对误差分别为2.76%和5.45%,相关系数分别为0.995和0.950;同时发现两步简化模型对含有C2H4和CO混合组分预测结果误差较大,但对于平均碳原子数大于2的混合气体,预测结果一致性较好。     

初始温度对可燃气体爆炸下限影响的研究

研究初始温度对可燃气体爆炸下限的影响规律,运用阿累尼乌斯定律,可得出温度与化学反应速度之间的关系式,从而得出简化的温度和爆炸极限影响的模型。利用该模型对5种烷烃在不同温度下的爆炸下限实验值进行拟合相关度比较,所得爆炸下限模型平均拟合相关系数达到0.995 5。结果表明,该简化模型具有较强的可靠性。     

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。     

基于绝热火焰温度的空气钻井井下燃爆界限预测方法研究

为进一步准确、高效预测空气钻井井下燃爆界限,首先基于恒压、恒焓原则下的绝对焓守恒理论,推导出CHO化合物燃烧的绝热火焰温度普适模型,提出使用绝热火焰温度预测空气钻井井下燃爆界限的方法;然后利用高温高压(0.1×10⁶~10×10⁶Pa,20~90℃)条件下的甲烷-空气燃爆实验数据,分析燃爆界限预测结果的有效性;最后,以马1-X井为例,提出基于绝热火焰温度预测燃爆界限的钻井现场应用方法。研究结果表明:预测结果与实验结果一致性较高,最大绝对误差为3.84%;随着井深增加,井下燃爆界限范围不断变宽,燃爆上限变化幅度大于燃爆下限;通过摩尔分数与体积流量之间关系,能够使燃爆界限以甲烷产量的形式得以表现。研究结果可实现在钻井现场快速、准确预测燃爆界限,为预防井下燃爆、提高空气钻井安全性提供一定参考。     

混合气体爆炸的条件与可能性研究

从3个方面阐述了混合气体爆炸的条件和可能性。针对1起油罐汽车爆炸事故典型案例的调查分析,详尽剖析了这类事故的原因和防范措施。同时也为混合气体爆炸事故的调查分析提供了范例。     

高炉喷吹用潞安贫瘦煤爆炸下限与返回火焰长度的试验研究

该试验通过测定爆炸下限与返回火焰长度这两个参数来确定4种煤粉的爆炸性。爆炸下限指能使喷入一定装置中的粉尘云点燃并维持火焰传播的最小粉尘浓度,是确定粉尘爆炸性重要参数,试验室通常使用20L的爆炸装置进行测定。喷吹现场广泛采用长管式煤粉爆炸性测试仪检测煤尘引燃后产生的返回火焰长度,该长度随煤粉爆炸性的强弱而显著变化:返回火焰长度大于600 mm可认定该煤粉具有强爆炸性;在400~600 mm之间则煤粉具有中强度爆炸性;小于400 mm则煤粉具有弱爆炸性。结果表明:20 L球测得4种煤粉的爆炸下限在60~85 g/m3之间;长管式煤粉爆炸性测定仪测得4种煤粉的返回火焰长度在20~50 mm之间。由测定的返回火焰长度可知,试验所用的4种煤样均属于弱爆炸性煤种。     

甲苯-环己烷混合气体燃爆特性试验研究

针对挥发性有机物(Volatile Organic Compounds, VOCs)治理工程易发生的有机气体燃爆问题进行研究,以甲苯、环己烷2种典型VOCs气体为研究对象,研究其在不同条件下闪点、自燃点和爆炸下限的变化规律。结果表明,随混合样品中甲苯体积分数增加,混合蒸气的闪点由-17℃增加到9℃,自燃温度由264.1℃增加至515.9℃,爆炸下限由0.917%上升到1.252%。当混合样品中闪点、自燃温度和爆炸下限均较低的环己烷体积分数增大时,气体混合物的燃爆危险性相应增大。甲苯-环己烷混合样品(体积比为1∶1)的自燃点随质量浓度增加呈现先降低后上升的趋势,质量浓度为0.417 g/L时自燃温度最低,为461.82℃,混合样品在此质量浓度下最易发生自燃。当初始温度从65℃上升到165℃时,甲苯-环己烷混合蒸气(体积比为1∶1)爆炸下限降低,由1.310%降至0.980%,初始温度升高使混合气体爆炸的危险性增大。     

障碍物对油气-空气混合气体泄压爆炸火焰传播特性影响

为了研究障碍物对油气泄压爆炸火焰传播特性的影响规律,进行了不同数量障碍物工况下的对比实验,并利用纹影仪和高速摄影仪记录了火焰传播过程,针对障碍物对火焰形态、火焰锋面位置及火焰传播速度的影响规律进行了研究,结果表明:圆柱体障碍物会导致油气泄压爆炸火焰形态产生褶皱和弯曲变形,诱导层流火焰向湍流火焰转变,加速火焰的传播,对油气泄压爆炸火焰的初始传播形态有显著影响;随着障碍物数量的增多,火焰锋面传播距离点火端的最大距离增大,但到达最远距离的时间减少;障碍物能够增强火焰的传播速度,尤其对障碍物下游火焰影响最为显著,随着障碍物数量的增多,火焰传播的最大速度也随之增大,但达到最大火焰传播速度的时间却随之减少;障碍物的存在增大了油气泄压爆炸过程外部爆炸压力,并且随着障碍物数量的增多,外部爆炸压力峰值增长幅度增大。     

关于粉尘云爆炸下限浓度的讨论

运用Ｓｉｗｅｋ２０升球形粉尘爆炸装置，通过对几种工业粉尘测试研究，发现粉尘最低爆炸下限浓度与燃烧持续时间有关。对于不同的粉尘，从压力一时间曲线中得出的最大持续时间与利用ＩＥＣ标准测定的爆炸下限浓度相接近。依据实验结果，提出了一种新的判据。     

开口钢管内甲烷爆炸火焰厚度和压力发展特征

通过搭建长为20m、截面为0.08m×0.08m的非绝热开口钢管,研究了甲烷与空气预混气体发生爆炸后的火焰和压力发展特征。实验结果表明:火焰信号最强的时刻对应于火焰前锋反应区内某时刻,而火焰信号起始上升时刻与火焰前锋预热区起始时刻接近,应选择某点火焰信号起始上升时刻作为该点的火焰到达时间。随着远离点火源距离的增加,火焰厚度呈现先变薄后变厚的变化趋势,最大超压呈现先减小、后增大、再减小的趋势,火焰传播速度则呈先增大后减小的变化过程。非绝热开口钢管的实验条件对爆炸超压和火焰传播速度的影响较大。研究成果可为甲烷爆炸致灾机制及防控的研究提供参考。     

可燃气体空间置换限值研究

在全面解析三元组分图构成要素和含义的基础上,分析可燃物质设备投用和停用过程中惰化置换的机理和浓度限值。可燃气体空间置换限值包括设备投用惰化置换时氧气的最高容许浓度(ISOC)和设备停用惰化置换时可燃气体的最高容许浓度(OSFC),二者可由试验和公式计算2种方式获得。与目前惰化置换时通常参照的限制氧浓度(LOC)、燃烧下限(LFL)等参数相比,ISOC和OSFC值可以更准确地表征惰化置换时临界浓度的意义。通过对部分可燃物质的ISOC和OSFC试验值及计算值进行对比分析,证明以LOC为依据计算出的ISOC和OSFC值与试验值具有更高的符合性;指出目前国内惰化置换浓度控制值采用统一规定值这一方式的不足;证明合理利用LFL,LOCI,SOC,OSFC等参数开展可燃气体密闭空间置换限值研究的科学合理性。     

多元混合气爆炸极限的非线性预测研究

根据混合气的爆炸极限与混合气各成分的体积浓度之间具有非线性关系的特点,笔者提出采用神经网络非线性方法来计算含有H2,CH4和CO的多元混合气体的爆炸极限。在模型中,H2,CH4和CO的体积浓度作为输入,爆炸上限和下限作为输出。计算结果表明,该非线性模型预测混合气爆炸下限和上限的最大相对误差为3.90%,3.57%,而模型预测值与计算值的相关系数分别为0.971,0.981;非线性模型的预测结果要好于偏最小二乘回归的预测结果。当H2,CO,CH4在混合气中的体积浓度给定时,非线性模型能够准确预测混合气的爆炸极限。     

液化石油气点火能试验及爆炸火焰传播分析

为研究液化石油气体积分数与点火能的关系以及爆炸火焰的传播过程,在实验室应用特制的爆炸试验装置,采用调节点火能和液化石油气体积分数的方法,进行一系列爆炸试验,并使用高速摄像机记录爆炸的动态过程。试验结果表明,当液化石油气的试验爆炸体积分数在5%～9%时,其体积分数与点火能之间呈现比较平缓的变化关系,而当其体积分数小于5%或大于9%时,体积分数的稍微变化,其点火能将发生显著的变化。爆炸过程图像分析显示,在爆炸初期,火焰阵面的微分加速起主导作用。随着火焰从点火源位置向四周扩散,光滑的层流火焰开始逐步"湍流化",火焰阵面出现皱折,燃烧面积增加,火焰传播速度逐渐上升直至最大值。在整个过程中,火焰阵面出现非稳定的加速。     

多元可燃气体爆炸极限理论预测模型研究

为准确掌握和预测多元可燃气体的爆炸极限,开展2种多元可燃气体爆炸极限的理论预测模型研究.第1种模型针对"多种可燃气体+多种惰性气体"在空气中或氧气中混合,基于求解可燃气体绝热火焰温度的总比热特性方法以及化学平衡反应中的贫燃料(富氧)反应,提出该多元可燃气体的爆炸下限预测模型;第2种模型针对"可燃气体+惰性气体+氧气"混...     

基于遗传算法的支持向量机预测有机物自燃点的研究

根据定量构效关系(QSPR)原理,研究自燃点(AIT)与其分子结构间的内在定量关系。以265种有机化合物作为样本集,随机选择238种作为训练集,27种作为测试集,用遗传算法(GA)进行变量选择,分别建立多元线性回归(MLR)模型和支持向量机(SVM)模型研究有机物的自燃点与其分子结构间的关系。通过分析,发现造成模型预测效果不佳的原因是试验数据本身存在问题。通过对2个模型的比较,结果为GA-SVM模型明显优于GA-MLR模型,说明自燃点与其分子结构间具有很强的非线性关系。     

Effect of initial pressure on the lower explosion limit of nicotinic acid/acetone mixture

In the work presented in this paper, the effect of initial pressure on the lower explosion limit (LEL) of the hybrid nicotinic acid/acetone mixture was investigated through standard explosion tests carried out in the 20 L sphere. From experimental results, the flammability diagram was built in the plane (concentration/minimum explosive concentration) of nicotinic acid versus (concentration/LEL) of acetone. Interestingly, it has been found that, in going from low pressures (P < 1 atm) to high pressures (P > 1 atm), the extension of the flammability region increases. This behavior has been attributed to the fact that the turbulence kinetic energy (and thus the energy dissipation) decreases with increasing initial pressure. Bartknecht's correlation for LEL of hybrid mixtures was modified to take into account the effect of pressure, and two correlations were obtained able to give satisfactory predictions of experimental data at both low pressures and high pressures.