新型多孔非金属材料阻火抑爆性能研究

为评价新型材料的阻火抑爆性能,采用抑爆性能测试装置,对比分析新型材料在不同填充密度、留空率下对最高爆炸压力的影响;对比最佳填充密度为35 kg/m~3的金属材料与填充密度为22.4 kg/m~3新型材料在不同留空率下的最高爆压,分析2种材料的抑爆性能;对比2种材料中的火焰传播过程,分析两者的阻火性能。结果表明:当填充密度为22.4 kg/m~3、留空率为5%时,新型材料抑爆性能最佳,最高爆炸压力仅为27 kPa;与空爆状态相比,填充新型材料后最高爆压明显下降;留空率为5%,填充密度为22.4 kg/m~3时新型材料的阻火抑爆性能均优于填充密度为35 kg/m~3的金属材料。降低留空率、增加填充密度能够有效改善新型材料的阻火抑爆性能。     

多孔球形材料阻火抑爆性能影响因素数值模拟研究

为探究影响多孔球形材料阻火抑爆性能的主要因素,采用气体爆炸模拟软件FLACS建立多孔球形结构中湍流燃烧模型,对填充多孔球形材料后丙烷/空气预混气体燃烧爆炸过程进行数值模拟。研究结果表明:多孔球形材料能够有效衰减爆燃压力波、阻隔火焰传播,起到阻火抑爆作用,且压力波衰减程度和火焰阻隔效果与多孔球形材料的尺寸、孔径及填充密度密切相关。当多孔球形材料的直径为25 mm、孔径为3 mm、填充密度为20层时,压力波衰减程度最大,火焰阻隔效果最明显,说明直径和孔径越小,填充密度越大,材料的阻火抑爆性能越强。     

PVDF球形多孔材料的抑爆性能研究

为分析聚偏氟乙烯(PVDF)球形多孔材料对管道内甲烷-空气预混气体的抑爆性能，自主搭建气体爆炸测试平台，试验研究球形多孔材料填充密度及填充方式等因素对甲烷-空气预混气体爆炸的影响机制。结果表明：与空爆相比，填充多孔材料后，管道内爆炸超压及最大爆炸超压上升速率均明显降低；对甲烷-空气的抑制效果与材料的填充密度呈正相关，当填充密度为0.077 g/cm³时，球形多孔材料对爆炸超压的抑制率达到54.7%,最大爆炸超压上升速率降低了58.3%;改变材料的填充方式显著影响管道内的气体爆炸超压，采用分散填充的方式增强了多孔材料对最大爆炸超压的抑制作用，在填充密度(为0.038 5 g/cm³时)不变的情况下，对管道末端气体最大爆炸超压的抑制率达到66%。说明改变材料填充密度和填充方式均会影响多孔材料对甲烷-空气预混气体爆炸的抑制效果。     

多孔聚丙烯复合材料的抑爆性能研究

为分析填充多孔材料对管道中瓦斯爆炸压力的抑制效果,采用自主搭建的气体爆炸测试平台,试验研究多孔聚丙烯复合材料的内径、填充位置和填充长度等参数影响瓦斯爆炸压力的机制。结果表明:与空管道爆炸状态比较,填充多孔材料后最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率都明显降低;当填充多孔材料为实心,即内径为0 mm,填充在距离点火源最近处、填充长度为2 m时,管道末端最大爆炸压力值衰减69.64%,最大爆炸压力上升速率降低58.31%,对瓦斯爆炸压力的抑爆效果最佳;改变材料内径、填充位置和填充长度等因素均会对多孔材料的抑爆性能产生显著影响。     

煤矿瓦斯爆炸阻隔爆技术现状及展望

煤矿主要采用隔爆水棚或岩粉棚来抑制瓦斯爆炸火焰传播,但此类技术仅针对一次性瓦斯爆炸,而缺乏对多次及连续瓦斯爆炸的有效阻隔爆手段。仅注重对燃烧波的淬熄作用,对造成很大破坏的冲击波的衰减效果不足。多孔介质的淬熄火焰和衰减冲击波的效能已得到国内外专家的重视,实验研究了多层丝网和多孔材料如泡沫铝和泡沫陶瓷的阻隔爆效果。泡沫陶瓷作为一种多孔介质,具有开孔率大、耐高温、抗冲击力强的优点。理论分析和实验研究表明,由于壁面的多次撞击效应,多孔介质可以有效地销毁瓦斯燃烧化学反应产生的自由基数量,抑制化学反应的放热,使化学反应不能自持进行,进而淬熄燃烧火焰传播;可以大幅衰减瓦斯爆炸的冲击波强度,起到同时淬熄燃烧火焰和衰减冲击波的作用。多孔介质有望成为煤矿井下一种新型的瓦斯爆炸阻隔爆材料和方法。     

多孔材料填充方式和孔隙率对储罐内LNG流动的影响

采用Fluent 6.3软件建立了多孔介质中湍流流动的二维模型,在储罐中心区分别填充不同孔隙率的多孔材料,对储罐内液化天然气的流动情况进行了数值模拟,并与无多孔材料填充时液化天然气的流动情况进行了对比。结果表明:在储罐中心区内填充不同孔隙率的多孔材料可使罐体两边的流动强度较强,中间的流动强度较弱,中间滚动圈的滞留区面积比两侧滚动圈大,同时可降低流体平均流速,减少液体蒸发量,减少下层液体积聚的能量,因此可在一定程度上抑制翻滚的发生;就减小压力出口的质量流量而言,孔隙率为0.8的多孔材料效果更好;就减小压力差而言,孔隙率为0.95的多孔材料效果更好。     

典型阴燃物质燃烧特性实验研究

采用锥形量热仪对海绵、榆木屑、棉布和包装箱纸板四种易发生阴燃导致火灾的多孔材料的燃烧特性及其影响因素进行了比较研究。实验结果表明：辐射强度是影响材料燃烧性能的首要因素,辐射强度越大,燃烧性能越好;含水量对多孔材料的燃烧特性有较大影响,增加一定含水量后,一方面可降低火灾危险性,主要表现为：引燃时间明显延长,燃烧强度降低,...     

网状铝合金抑爆材料抑爆性能研究

为评价网状铝合金材料的阻隔防爆性能,基于多孔材料的阻隔防爆机理,采用抑爆材料抑爆性能测试装置和可燃气体爆炸箱及高速摄像机,研究材料在不同填充密度、不同留空率下对液化石油气的燃爆压力的影响,及液化石油气火焰在填充材料的爆炸箱中的传播过程。试验结果表明:填充密度为35 kg/m3、留空率为5%时,材料抑爆性能最好;当抑爆材料在容器内的填充密度一定时,其燃爆压力随留空率增加而增加;与未填充材料相比,填充材料后火焰衰减;此外,得到填充密度、留空率和燃爆压力间的数学拟合公式。降低留空率、增加填充密度能够更好地提高阻隔防爆性能。     

网状材料抑制中尺度密闭空间爆炸试验研究

为研究非金属多孔材料对中尺度密闭空间油气爆炸的抑制作用,搭建Φ700 mm×3 300 mm圆管试验系统,以新型网状高分子材料为抑爆介质,开展油气爆炸抑制试验。结果表明:网状高分子材料能使油气爆炸最大超压值下降94%,平均升压速率下降98%,湍流发展和振荡加强过程明显削弱;材料的阻火性能效果良好,只要在满足标准规范的条件下填充该抑爆材料,就能完全阻止油气爆炸火焰的通过;抑爆后的材料虽然存在较小程度的破损和烧结,但整体保存较好。     

瓦斯在多孔介质燃烧器中燃烧排放物实验研究

基于自行搭建的多孔介质瓦斯燃烧实验系统,设计了3种由不同孔径泡沫陶瓷组合的多孔介质燃烧器并对其开展实验研究,主要研究3种多孔介质组合在不同当量比、不同混气流速下燃烧产物的排放情况。研究表明,瓦斯气体在泡沫陶瓷内部燃烧时,NO的浓度在相同当量比下随混合气体流速的增大而增大,在相同流速下随当量比增大而增大;3种组合的NO排放浓度为组合3最高,组合1最低。CO的浓度高低取决于燃烧温度,排放浓度与NO的正相反。实验结果对瓦斯在多孔介质内燃烧的排放特性有一定参考价值。     

小尺寸装药直径及约束条件对Jo-9c爆压影响的实验

采用锰铜压阻法对Jo-9c在小尺寸装药条件下的爆压进行实验测定,得出不同装药条件下的爆压值,并对数据进行分析,得到约束条件和装药直径对爆压的影响规律.     

不同接触条件下爆源爆炸对钢板破坏影响的试验研究北大核心CSCD

为明确钢板在爆炸冲击载荷作用下的响应结果,开展了爆源与钢板在不同接触条件下的爆炸试验,探究了钢板与爆源直接接触及其与爆源间隔多孔介质接触时,不同药量爆源爆炸对钢板的影响,主要分析了钢板与爆源接触面和背面的破坏形态,并对爆源爆炸作用下钢板的破坏过程进行了推测,最后对破坏部位样品进行了扫描电镜检测和金相检测分析。结果表明:爆源与钢板直接接触爆炸时,钢板接触面会形成与爆源接触部分形状相同的圆形凹坑,背面会形成圆形的层裂断面,后续冲击波使钢板破坏处穿孔;爆源与钢板间隔多孔介质爆炸时,钢板接触面出现轻微凹陷,背部形成层裂断面;爆源爆炸使钢板发生断裂的方式为准解理断裂,钢板的金相组织在爆炸过程中受到的影响非常微小。     

网状多孔材料防爆性能研究进展

易燃易爆危险化学品事故影响大、危害广,给人们生活和企业生产带来了较大影响,抑制危险化学品火灾爆炸愈来愈引起人们的关注.介绍了多孔材料的基本信息,重点综述了网状多孔抑爆材料防爆性能的实验和数值模拟研究现状,提出了研究中存在的问题:(1)实际应用中,由于容器内部形状限制或内部仪器对容器空间的占用,填充材料时不可能都选取最佳的填充密度和留空率,应根据实际情况选择,但目前尚没有作为材料抑爆性能主要因素的填充密度、留空率与抑爆压力间的数学经验公式;(2)实验测得的抑爆压力为瞬时的间隔值,不一定是过程中的最高压力,由于材料的不透明性,高速摄像机不能完全观察到火焰具体的传播状况.最后结合最新的研究成果提出实验和数值模拟的设想,为以后的研究提出参考.     

铝粉爆炸无火焰泄压技术及装备研究

为有效防止粉尘爆炸泄爆引起的二次爆炸及火灾问题,基于泄压理论、消火机理,设计开发无火焰泄压装置,装置主要由消火结构、底座、爆破片及夹持机构组成,消火结构由不锈钢金属丝网组成。选择铝粉尘为测试粉尘,通过自建除尘系统试验平台进行试验研究。结果表明:无火焰泄压装置可成功阻止火焰传播,装置释放的冲击波在5 m外均小于5 kPa,除尘系统内部最大泄爆压力为0.1 MPa,装置前端火焰传播速度均大于100 m/s。     

EPS外保温材料火灾蔓延速率的数值模拟与试验研究

根据火灾动力学理论,建立了热塑性外保温材料火蔓延速率模型。该模型对实际燃烧过程做了一定的假设简化,主要考虑了材料厚度和火源位置对材料燃烧发展过程的影响。并提出无量纲参数"耦合燃烧度",用来表征热塑性材料的燃烧壁面与高温熔滴形成的油池火之间相互作用的程度。基于ISO9705全尺寸热释放速率实验室,采用20×20×10 cm3正庚烷油槽火源为火源样式,设计了4种不同的燃烧工况研究EPS外保温材料的火蔓延规律和影响因素。结果表明:其火蔓延速率随时间变化呈指数增长,EPS的火蔓延速率的回归方程通式为Vp(t)=Aexp(Bt),与理论推导方程Vp(t)=φ1exp(φ2t)有较好的相关性。当EPS的厚度为50 mm时,火蔓延速率增幅最小;"耦合燃烧度"越大,火蔓延速率增长越快;"耦合燃烧度"随材料厚度的增加而增大;不同火源位置下,"耦合燃烧度"从大到小为中火、底火、顶火、边角火。理论模型与试验结果有较好的一致性,可以有效预测热塑性外保温材料的火蔓延速率。     

渐变型多孔介质中低浓度瓦斯燃烧特性数值模拟

利用模拟软件Fluent6.3建立二维模型并进行合理设置,对多孔介质中的煤矿低浓度瓦斯燃烧进行数值模拟,研究了均匀型和渐变型燃烧器中的温度分布和NOx生成情况,以及三种不同渐变型多孔介质组合燃烧器中的温度分布和NOx生成情况。结果表明,渐变型多孔介质燃烧器的温度分布比均匀型燃烧器更加均匀;同一瓦斯当量比和流速下,渐变型多孔介质燃烧器的NOx产生量比均匀型燃烧器低很多,有利于减少污染物排放;三种不同渐变型多孔介质组合的温度分布和NOx生成有着不同特点,燃烧器设计时,可根据不同需求选取不同组合形式,综合考虑各因素,组合一燃烧特性最佳。     

故障模式影响分析法在弹药安全性失效分析中的应用

为找出某122 mm加农炮爆破榴弹膛炸和某105 mm无坐力炮破甲弹早发火的原因,采用故障模式影响分析法进行失效分析.结果表明,装药存在空洞是造成该膛炸的根本原因.通过分析造成该122 mm加农炮爆破榴弹的膛炸机理和半爆机理,制定了避免卡壳弹流入生产线、对装药弹体进行X光透视检查等应对措施;早发火是由于发射药被烘燃和明火点燃造成的.根据造成该105 mm无坐力炮破甲弹早发火的机理分析,制定的应对措施是进一步改善塑料袋的高温燃烧性能,使之在发射后不留下残片和底座套管,进一步比较了塑料布和牛皮纸在无坐力炮药筒装药上的燃烧性能,选取了最优方案.     

甲烷煤尘燃烧爆炸试验研究

为揭示甲烷煤尘空气混合物爆炸波的传播规律,采用试验分析的方法,建立甲烷煤尘空气混合物燃烧爆炸的3种试验方案,分析不同体积分数的甲烷和不同质量浓度的煤尘消耗不同体积空气时的爆压和爆速等参数的发展趋势,探究爆轰波传播的稳定性,阐明了甲烷煤尘燃烧爆炸的基本特征。试验结果表明,在最优配比条件下,与单一甲烷空气、煤尘空气混合物相比,甲烷煤尘空气混合物的爆压、爆速明显增加。甲烷煤尘空气混合物爆轰比单一的气相、固相混合物爆轰的爆炸压力、爆速明显增加、爆轰更稳定。     

纤维质燃料正向阴燃传播的数值分析

根据多孔固体燃料3步反应动力学机理,建立了2D非稳态纤维质材料水平填充床正向阴燃的数学模型。阴燃的化学动力过程包括燃料吸热热解、燃料放热氧化及焦炭的放热氧化3个过程。该模型既考虑了固-气之间的热交换,也考虑到了气体在多孔介质内的扩散系数的变化。辐射换热采用扩散近似的方式在模型中予以考虑。应用该模型,数值模拟了来流速度对阴燃速度及平均最高温度的影响,结果表明:阴燃传播速度与来流速度基本上呈线性关系,来流速度对阴燃最高温度影响不大。同时也模拟了燃料阴燃温度分布、燃烧过程中气体组分(O2,CO,CO2,H2O)及固体成分(燃料、焦炭和灰分)的变化过程。数值计算阴燃速度与实验速度基本吻合。     

超临界CO2气爆致裂规律实验研究

针对我国低渗透性煤层增透困难的现状,研发了可控超临界二氧化碳气爆发生装 置,对不同强度的模拟煤体进行了不同温压条件下的超临界CO2气爆实验,结合孔内窥 镜观测和外观测量手段,对爆后宏观裂隙数目和长度等爆破响应信息进行统计分析。结 果表明:气爆裂纹起裂所需的最小爆破压力与介质的抗拉强度呈指数式增长的关系,主 要是固体材料在动力载荷作用下强度增大引起的;超临界二氧化碳气爆后产生宏观裂隙 的数目和累计长度与爆破压力满足Logistic函数关系,是裂隙面积超线性增加所消耗能 量也超线性增加的结果;超临界CO2对温压条件敏感,爆破有降温作用,是良好的物理 爆破原料,使用超临界二氧化碳作为爆破原料的爆破效果优于空气爆破效果。