丙烷对甲烷-空气预混气体爆炸影响机理研究

为探究丙烷对甲烷爆炸的影响,通过试验研究不同体积分数丙烷对甲烷爆炸特性的影响特征,利用CHEMKIN-PRO软件模拟丙烷影响甲烷爆炸过程中自由基变化特征。结果表明,随着丙烷体积分数的增大,丙烷对甲烷爆炸呈现出先促进后抑制的作用。当丙烷体积分数为0.2%~0.6%时,促进甲烷爆炸;当丙烷体积分数为0.8%~1.0%时,抑制甲烷爆炸。在丙烷促进甲烷爆炸阶段,丙烷通过均裂反应生成·C_(2)H_(5)和·CH_3,·CH_(3)增大·H、·O、·OH的生成速率,导致爆炸强度增强;在丙烷抑制甲烷爆炸阶段,随着丙烷体积分数的持续增加,O_(2)体积分数降低,·O生成速率降低,·H、·OH生成速率降低,导致爆炸强度减弱。

磁场效应对甲烷爆炸影响的机理

为了揭示磁场对甲烷爆炸特征的影响机理,开展了磁场对甲烷爆炸影响实验,得出了磁场对甲烷爆炸压力、火焰传播速度、爆炸产物组分及体积分数的影响规律。利用Chemkin-Pro软件模拟甲烷爆炸链式反应过程,得到了甲烷爆炸过程中的关键自由基和基元反应。通过理论计算,对不同自由基在磁场作用下的受力进行分析,揭示了磁场对甲烷爆炸的影响机理。研究结果表明,磁场能够降低甲烷爆炸压力和火焰传播速度,降低CO和CO_(2)的生成量,增加甲烷的残余量;·H、·O、·OH、·CH_(3)、·CH_(2)O是甲烷爆炸的关键自由基,由于·O的磁化率较高,被吸引到磁感线密集的区域,·O与其他自由基的碰撞几率减少,从而降低·HCO→CO→CO_(2)的链式反应速率,导致CO和CO_(2)生成量降低,且甲烷爆炸强度降低。

不同磁性金属丝对氢气爆炸的影响机理研究

为探索氢气爆炸防治新技术,开发新型阻隔防爆材料,开展了抗磁性铝丝和铁磁性镍丝对预混氢气-空气爆炸压力影响实验,利用CHEMKIN-PRO软件对氢气爆炸过程中的反应路径和温度敏感性变化进行模拟。实验结果表明,两种金属丝对氢气-空气混合气体爆炸具有双重作用:当混合气体中氢气的体积分数低于20%时,金属丝材料抑制氢气爆炸,且材料填充量越大,抑制作用越强;当混合气体中氢气的体积分数高于25%时,两种金属丝促进氢气爆炸,且填充量越大,促进作用越强。在促进爆炸阶段,镍丝的促进效果弱于铝丝;在抑制爆炸阶段,镍丝的抑爆效果优于铝丝。模拟结果表明,R2对氢气的生成速率影响最大,R1对氢气及爆炸过程中的温度影响最大,影响温度敏感性变化的主要基元反应对爆炸均具有促进作用。通过实验和数值模拟综合分析,揭示了不同磁性金属丝对氢气爆炸的影响机理,可为氢气爆炸防治和开发新型阻隔防爆材料提供理论指导。

阻隔防爆材料对燃爆性能及抑制机理研究进展

为总结阻隔防爆材料对燃爆性能研究并揭示其抑爆机理,促进其在化工领域得到广泛应用。本文简述阻隔防爆材料发展及抑爆性能研究,得出阻隔防爆材料抑爆机理由早期单一物理作用或化学作用,发展到两者相耦合的抑制机理。指出当下应加快爆炸分析理论与软件模拟技术结合,发展分析爆炸瞬态过程及关键自由基等检测新技术,揭示广义阻隔防爆的抑爆机理,为开发低成本、高抑爆的新型阻隔防爆材料研究及关键抑爆技术发展提供参考价值,有效促进化工安全发展,降低燃爆危害和损失。

外加磁场对乙炔气体爆炸反应影响研究

为探究磁场对气体爆炸反应的影响,实验研究了磁场强度对C_(2)H_(2)爆炸特征的影响规律,结果表明:磁场能抑制C_(2)H_(2)爆炸压力和升压速率,磁场强度越大,抑制效果越明显;沿火焰传播方向,磁场对C_(2)H_(2)爆炸火焰传播速度呈现先促进后抑制的效果,整体表现为抑制作用。磁场强度较低时,爆炸火焰平均传播速度降低了38.94%,磁场强度较高时,爆炸火焰平均传播速度降低了49.62%。利用Chemkin-Pro软件模拟了C_(2)H_(2)爆炸基元反应过程,理论推导了磁场影响C_(2)H_(2)爆炸的反应机理,磁场改变了C_(2)H_(2)爆炸反应路径,是造成爆炸特征参数下降的主要原因。由于不同种类自由基的摩尔质量和磁化强度不同,在磁场中,洛伦兹力和梯度磁场力对小分子量自由基比对大分子量自由基的作用力更大。磁场改变了自由基的运动轨迹,由于同种小分子量自由基的聚集和器壁效应的产生,减小了关键自由基之间的碰撞几率,降低了基元反应的速率,导致爆炸强度下降。

氢气影响甲烷爆炸的数值模拟研究

利用CHEMKIN-PRO软件研究外加体积分数分别为1%、2%、4%氢气对甲烷爆炸过程中关键自由基的影响。结果表明:外加氢气对甲烷爆炸影响最大的基元反应为R38(H+O_(2)↔O+OH)和R84(OH+H_(2)↔H+H_(2)O)。外加氢气后,CO_(2)的生成量降低,H_(2)O的生成量增多,R155(CH_(3)+O_(2)↔O+CH_(3))和R156(CH_(3)+O_(2)↔OH+CH_(2)O)的敏感性降低,·H、·O、·OH等关键自由基的反应速率增大,导致甲烷爆炸强度增大,且外加氢气体积分数越大对甲烷爆炸的促进作用越大。

磁场对乙烯预混气体爆炸自由基影响机理

为探究磁场对预混气体爆炸特征的影响及机理,以乙烯为例,通过自行研制的实验系统研究磁场对预混乙烯/空气爆炸压力、火焰传播速度等爆炸特征的影响,利用Chemkin‑Pro模拟了乙烯爆炸链式反应过程,研究了乙烯爆炸链式反应的关键自由基,理论计算了磁场对自由基粒子的作用力,探讨了磁场影响预混气体爆炸的自由基机理。结果表明,在最大磁场强度3300 Gs作用下,6.5%乙烯最大爆炸压力降低18.18%、爆炸压力上升速率降低17.33%,沿着火焰传播方向,磁场对乙烯爆炸火焰传播速度呈现先促进后抑制的效应,抑制效果大于促进效果,总体呈现抑制效应。乙烯爆炸过程中的关键自由基为·H、·O、·CH_(2)。自由基在磁场作用下的受力与自由基的磁化强度成正比,乙烯爆炸关键自由基的磁化强度各不相同,在磁场作用下,自由基出现分层现象,减少了不同自由基之间的碰撞,降低基元反应速率,从而抑制乙烯爆炸。