粉尘密度对20 L球罐内粉尘分散规律影响

为分析不同粉尘因密度的差异对20 L球形爆炸装置球罐内粉尘分散过程流场变量变化和点火延迟时间的影响,利用CFD数值模拟的方法,研究了3种不同密度的粉尘在球罐分散过程中湍流动能、流场速度、粉尘浓度3种流场变量在球心处的变化规律。研究结果表明:在其他条件一致的情况下,粉尘密度越小,湍流动能的峰值越小,粉尘云浓度和流场速度的峰值则越大;粉尘密度对湍流动能的增值速率没有影响,而粉尘密度越小,流场速度和粉尘浓度的增值速率越快,粉尘浓度衰减至稳定值的时间也越短。表明粉尘密度越小,点火延迟时间也越小,因此,建议铝粉点火延迟时间在50~60 ms之间,锆粉和锌粉在60~80 ms之间。     

基于20 L球罐的多相混合物扩散模拟

为更好地探索多相混合物的爆炸特性，以铝粉、乙醚、空气为研究对象，基于20 L球型爆炸罐建立三维计算模型，对气固两相和气液固三相混合物的分散过程进行数值模拟，以分析不同多相混合物分散过程的差异，并为测量多相混合物爆炸下限时的点火延迟时间设定提供参考。监测分析铝粉浓度粒子分布、流场内部湍流动能以及液相体积百分数等的演化过程，讨论混合物分散效果的差异，并确定测量爆炸下限的点火延迟时间。研究结果表明:实验工况下，液相的存在会降低粉尘云团的湍流动能、降低其扩散速度，并使粉尘云内部浓度更均匀。测量多相混合物爆炸下限时，三相混合物的最佳点火延迟时间早于气固两相混合物10~20 ms。     

速生杨木粉尘最小点火能的实验研究

为防止木材加工中木质粉尘燃爆事故的发生,以纤维板生产中常见的原材料速生杨木粉尘作为研究对象,在分析粉尘粒径分布、元素分析、工业分析及形貌特征的基础上,采用1.2 L哈特曼管对3种不同粒径（0~50,＞50~96,＞96~180 μm）速生杨木粉尘进行最小点火能实验,探究点火延迟时间、喷粉压力、质量浓度和粒径分布对速生杨木粉尘最小点火能的影响及变化规律。研究结果表明:在质量浓度为500 g/m3时,分别增加点火延迟时间和喷粉压力,最小点火能都先减小后增大;最佳点火延迟时间和最佳喷粉压力分别为120 ms和120 kPa;粒径对最佳点火延迟时间和最佳喷粉压力无显著影响。在点火延迟和喷粉压力分别为120 ms和120 kPa条件下,最小点火能随质量浓度的增加先减小后增大。粉尘粒径与最小点火能呈正相关性,3种样品的最小点火能分别为1~3,1~3和7~13 mJ,对应的敏感质量浓度分别为500 ,750和1 250 g/m3,属于特别着火敏感性粉尘。     

敏感条件对粉尘云最小点火能的影响规律分析

为使粉尘云最小点火能实验测量更准确,从多个方面分析影响最小点火能的测量因素,并根据粉尘云状态、粉尘颗粒固有性质、点火电路等几个方面对影响粉尘云最小点火能的因素,即敏感条件进行了分类。在实验测量中,具体归纳为:粉尘浓度、粉尘湿度、粉尘粒度及其分布、粉尘挥发份含量、粉尘温度(环境温度)、粉尘云的湍流度、粉尘分散质量、粉尘云初始压力、环境氧浓度、电极材料、电极直径和电极末端曲率、电极间距、电火花持续时间、点火延迟时间、电火花能量密度、火花触发电路、可燃气体影响、实验次数等18个影响因素。重点分析了敏感条件对最小点火能的影响规律,从粉尘云点火机理和过程出发,着重分析一些敏感条件对最小点火能影响的内在原因和实质。     

点火延迟时间对粉尘最大爆炸压力测定影响的研究

根据粉尘云形成时颗粒分散及沉降的时间效应,指出目前国际通行的球型爆炸装置采用固定点火延迟时间测定粉尘最大爆炸压力的方法具有不确定性,并以煤粉为介质在20 L标准爆炸球装置上进行系列爆炸实验,研究装置点火延迟时间对粉尘爆炸压力的影响。结果表明:点火延迟时间对粉尘爆炸压力测定有十分显著的影响,不同粒径粉尘的最大爆炸压力有不同点火延迟时间,目前仅以气相湍流度所确定的固定点火延迟时间下,所测粉尘最大爆炸压力可能严重偏离实际。     

点火延迟时间对甘薯粉尘爆炸的影响研究

为了预防甘薯粉尘爆炸事故的发生,本文研究点火延迟时间对甘薯粉尘爆炸的影响规律,利用20 L球形爆炸仪研究甘薯粉尘的爆炸特性及其在200 g/m3,500 g/m3和800 g/m3质量浓度下通过改变点火延迟时间的爆炸规律。结果表明:粉尘的最佳点火延迟时间与浓度有关,在该点火时间下所测得的最大爆炸压力均高于在固定点火延迟时间下的测量值,60 ms的固定点火延迟时间不适用于甘薯粉尘爆炸测试。     

蔗糖粉尘最小点火能实验研究

利用1.2 L哈特曼管研究广西区蔗糖粉尘的最小点火能,对3个主要影响因素:蔗糖粉尘质量、点火延迟时间和喷粉压力进行实验。实验结果表明:蔗糖粉尘质量对最小点火能的影响最为明显,随着蔗糖粉尘质量的增加,最小点火能先减小后增大,且在质量为0.5 g时,最小点火能最小;点火延迟时间不同,粉尘的分散程度不同,在最均匀的粉尘云状态时点火,即为最佳点火延迟时间,实验测得为90 ms;蔗糖粉尘的最小点火能随喷粉压力的增加先减小趋向平稳再明显增加。     

铝粉分散过程中粒径效应的三维数值研究

为了研究不同粒径的铝粉在20 L爆炸测试装置中的分散规律,基于计算模型的非结构网格划分,耦合欧拉和拉格朗日方法,实现了描述可压缩气体演化的时间平均Navier-Stokes方程组和粒子运动的DPM动量平衡方程的求解,获得了不同粒径（25,50和100 μm）的铝粉在20 L爆炸仓内分散的三维时空演化规律。研究结果表明:铝粉粒径的差异对爆炸仓点火中心的湍动能和速度的演化过程影响不显著,但对粉尘浓度的变化率和峰值均具有重要影响;随着粒径的增大,峰值浓度越小,但均高于形式浓度0.25 kg/m3,达到峰值浓度的时间越滞后。     

湍流对粉尘云电火花点火过程的影响

随着现代工业的发展,粉尘爆炸事故发生的频率也逐年增加,因此,对粉尘云点火敏感程度进行测量和计算就变得十分重要。粉尘云最小点火能是粉尘爆炸重要的特性参数之一,是采取粉尘爆炸防护的基础。最小点火能在测量的过程中受到多个敏感条件的影响,其中湍流则是最复杂的影响因素之一。文中对实验过程中粉尘云的湍流进行了定义,并分析了湍流对粉尘云最小点火能影响的内在原因;同时对通过数值模拟计算粉尘云最小点火能过程中的湍流计算给出了数学模型。从实验和数学模型两个方向对湍流进行了全面描述,对粉尘云电火花点火过程中湍流影响的分析结论,可有效的指导实验。     

微米级铝粉最低着火温度和爆炸特性试验研究

为更好防治铝粉爆炸,针对不同因素对微米级铝粉的最低着火温度和爆炸特性的影响灵敏度进行试验研究,揭示不同因素对其影响程度大小。最低着火温度和爆炸特性分别由粉尘云最低着火温度测试系统和20 L球爆炸装置测试。试验结果表明:粒径越小,比表面积越大,铝粉越容易发生燃烧爆炸;逐个分析粒径、质量浓度和分散压力这3项影响因素对铝粉尘云最低着火温度影响敏感度,得出敏感度大小为粒径分散压力质量浓度;逐个分析点火延迟时间、粒径和质量浓度这3项影响因素对铝粉爆炸参数的影响灵敏度,得出灵敏度大小为粒径点火延迟时间质量浓度。     

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。     

基于响应面法的木粉尘最大爆炸压力试验研究——以桑木粉尘为例

为研究粉尘质量浓度、粒径和点火延迟时间对木粉尘最大爆炸压力影响,以桑木粉尘为对象,利用1.2 L的Hartmann管进行试验。研究结果表明:最大爆炸压力随着粉尘质量浓度的增加先增大后减小,随着粉尘粒径的增大而减小,随着点火延迟时间的增大而增大。在单因素试验基础上,运用Design-Expert软件对Box-Behnken所设计的响应面试验方案分析,得到影响粉尘最大爆炸压力大小顺序为:点火延迟时间>质量浓度>粒径,同时Design-Expert软件预测出最危险爆炸强度的试验条件为:质量浓度840.24 g/m3,粒径260目,点火延迟时间12 s,最大爆炸压力为0.511 775 MPa,经检验,拟合性较好,为防爆设备本质安全强度设计提供了一定的参考价值。     

铝粉最小点火能实验研究

为了研究点火延迟时间、喷尘压力、粉尘浓度和铝粉粒径对铝粉最小点火能的影响,本文利用1.2L哈特曼管实验装置对200~500目的铝粉最小点火能进行测试,得出结论如下:实验测得铝粉最小点火能为38.6~48.9m J,最佳喷粉压力为110k Pa、粉尘敏感浓度为750 g/m~3;根据拟合函数求得铝粉最佳喷尘压力为104k Pa,铝粉敏感浓度为758 g/m~3。试验数据和拟合数据接近,试验可靠。铝粉最小点火能随着点火延迟时间、喷粉压力、粉尘浓度的增大先降低后增大;铝粉最小点火能随着粒径的减少而减小。     

三环唑粉尘爆炸特性研究

利用激光粒度仪对三环唑粉尘的粒径分布进行分析,并用20 L爆炸球测试装置、哈特曼管装置探讨了粉尘质量浓度、点火延迟时间、点火能量、粒径分布对粉尘爆炸的影响并总结了相关规律。实验结果表明:粉尘粒度是影响粉尘最小点火能和爆炸下限的单调因素,粉尘质量浓度是影响粉尘爆炸压力的极值因素,点火延迟时间是影响粉尘最小点火能的极值因素。     

硫磺粉尘爆炸特性影响因素试验研究

为了解硫磺粉尘爆炸特性,利用20 L球形爆炸装置开展正交试验和单因素试验,研究粉尘质量浓度、点火能量和粉尘粒径3个因素对硫磺粉尘最大爆炸压力(pmax)和最大爆炸压力上升速率((dp/dt)max)的影响机制。利用SPSS软件对试验数据进行极差分析,并构建回归模型。结果表明:其他条件一定时,pmax和(dp/dt)max均与粉尘质量浓度、点火能量成正相关关系,与粉尘粒径成负相关关系;3个因素的影响程度依次为:粉尘质量浓度点火能量粉尘粒径。硫磺颗粒燃烧过程生成的硫磺液滴能造成20 L球罐内的硫磺燃烧不充分,并削弱粉尘粒径对pmax和(dp/dt)max的影响;较高的点火能量可以削弱硫磺液滴的这种不利影响。     

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。     

粒径对硫磺燃烧爆炸特性影响的试验研究

针对湿法成型工艺硫磺粉尘进行燃烧爆炸特性参数测试,对目数范围介于16~35目,35~60目,60~80目,80~100目,100~120目,120~160目,160~200目,200目筛下八组硫磺粉尘的:粉尘层着火温度、粉尘云最低着火温度、粉尘云最小点火能以及爆炸下限四个参数进行了测试,确定了不同粒径分组硫磺粉尘的燃烧爆炸参数。为硫磺湿法成型系统硫磺粉尘浓度监控标准的制定提供依据。     

1m3粉尘环境模拟装置粉尘扩散数值模拟

在工业生产环境中,粉尘云会对工作人员产生职业危害,也会对生产设备造成危害,导致生产中断甚至安全事故.电气设备在工业生产中不可或缺,研究人员为研究工业电气设备的防尘性能开发了一种1 m3粉尘环境模拟装置.该试验装置的基本功能是利用持续气流使粉尘在罐体内形成相对稳定分布的粉尘环境,其内部空间可放置电气设备进行长时间的试验.为预测粉尘在装置中的分布,利用Fluent中的离散相模型对惰性粉尘进行了粉尘环境模拟装置内扩散的数值模拟研究.结果表明,粒径为1 μm、10 μm、30 μm、50 μm和70 μm的粉尘均可以在装置内部形成粉尘云,其罐体中心质量浓度可维持在0.2～0.5 kg/m3.不同粒径的粉尘分布截然不同,粒径越小的粉尘扩散的均匀程度越高,而较大粒径粉尘的运动稳定性更好,但分布均匀度较差,保持进气速度在40 m/s以上可以获得良好的粉尘扩散效果.     

戊唑醇粉尘最小点火能试验研究

采用1.2 L哈特曼管爆炸装置分别对粒径小于54μm、74μm、150μm及大于150μm的戊唑醇粉尘进行测试。针对戊唑醇粉尘浓度及粒径范围对其最小点火能的影响,分别进行单因素试验,并对其危险性进行分级。结果表明,保持粒径小于150μm,环境温度为20℃,喷粉压力为0.7 MPa,在质量浓度100~1 300 g/m~3之间,戊唑醇粉尘的最佳敏感质量浓度ρ_m为983.71 g/m~3,此时的最小点火能为404.74 mJ。保持戊唑醇粉尘质量浓度为900 g/m~3,环境温度为20℃,喷粉压力为0.7 MPa不变,粒径小于54μm、74μm、150μm及大于150μm的戊唑醇粉尘的最小点火能分别为10 mJ、100 mJ、400 mJ和1 000 mJ以上。因此,判定戊唑醇粉尘最小点火能属于M2级,为特别着火敏感性。     

垂直支管位置对等径三通管内爆炸气流及流场的影响分析

三通管支管位置变化影响管内爆炸气流分布及爆炸后果，为研究其影响规律，构建等径垂直支管三通管道模型，通过数值模拟和试验测试，计算和分析爆炸气流传播、流场变化、速度峰值及压力峰值规律。结果表明：在垂直支管B与水平支管C长度相同的工况下，C内的速度峰值整体大于B,两支管内的最大气流速度峰值均出现在分岔处，为228 m/s,比A管小26.7%;初次点火正向气流传播和末端反射的正向传播气流均会导致三通处流场气流旋涡、强湍流动能区域和速度峰值；支管位置不同工况下，三通管内气流速度峰值最大值均出现在水平管内；垂直支管内气流速度峰值随监测点距离增加均呈下降趋势，垂直支管内速度峰值与压力峰值呈现明显的反比关系。