Hele-Shaw通道内瓦斯爆炸火焰特性试验研究

为探究甲烷/空气预混气体当量比对Hele-Shaw通道内火焰爆燃特性的影响,自行设计搭建尺寸(长×宽×厚)为950 mm×200 mm×6 mm的透明有机玻璃瓦斯爆炸管道试验平台。通过改变试验平台厚度研究通道间隙对甲烷/空气预混气体火焰结构与传播特性的影响。结果表明,不同的通道厚度和当量比对火焰锋面结构和火焰传播动态特性有显著影响。当通道厚度为6 mm时,最大火焰传播速度发生在化学当量比下,为12.84 m/s,且在该工况下火焰最先到通道末端,时间为518.57 ms。当量比为0.8的贫燃状态时,在火焰不稳定性的作用下,火焰传播后期出现二次振荡现象及手指形的火焰锋面。随着通道厚度的减小,火焰到达通道末端的时间逐渐变长,对火焰整体传播速度有明显的抑制作用。

燃烧诱导快速相变研究综述

随着燃烧及爆炸相关内容的深入发展,一种新的爆炸模式进入了人们视野,即燃烧诱导快速相变(combustion-induced Rapid Phase Transition,cRPT)。对于cRPT的研究旨在发掘出除爆燃、爆轰之外的第三种爆炸模式,将为能量的获取提供更多有效途径。在总结cRPT的发展历程的基础上,综合详尽地叙述了cRPT的演化过程、突出特点、影响因素及应用价值,旨在为燃烧诱导快速相变现象更广泛的研究与应用提供参考。

添加H_(2)对生物质气层流燃烧特性的影响

为研究H_(2)对生物质气层流燃烧特性的影响,在内径和长度均为200 mm,点火位置为正中央的圆柱形定容燃烧弹内进行当量比为0.6~1.4、H_(2)体积分数为7.15%~33.15%的掺氢生物质气/空气燃烧试验。利用高速摄像仪采集火焰传播图片,并通过计算分析软件Chemkin-Pro进行化学反应路径分析。研究结果表明:添加H_(2)对生物质气/空气的层流燃烧速度起促进作用,在贫燃侧增长效应平稳而在富燃侧增长效应显著,使火焰的不稳定性增强;火焰结构中主要自由基浓度的增大是引起层流燃烧速度增大的主要化学动力学原因;H_(2)主要通过参与HCO基团氧化加快反应速率,富燃侧层流燃烧速度显著增大的原因是H_(2)作用的路径多为有O_(2)参与的反应。

小尺度受限空间内瓦斯湍流爆燃大涡模拟

构建了150 mm×150 mm×500 mm小尺度受限空间三维模型,基于火焰表面密度模型和Charlette湍流燃烧模型,对两侧连续障碍物条件下瓦斯爆燃火焰与湍流耦合过程进行了大涡模拟(LES)。模拟结果均与实验结果进行了比较。结果表明:大涡模拟可以很好预测瓦斯爆燃过程中的火焰结构、火焰锋面位置、火焰传播速度及超压,验证了大涡模拟及湍流燃烧模型对于瓦斯爆燃的适用性。此外,通过Karlovitz数定量描述了瓦斯爆燃火焰与湍流之间的相互作用及其变化规律,并对不同时刻的火焰模态进行了判别,在两侧连续障碍物条件下瓦斯湍流爆燃火焰先后经历波纹小火焰和薄反应区两种模态。

置障条件下含氢瓦斯爆炸特性试验

为了获得置障条件下含氢瓦斯爆炸特性,通过试验研究了50 mm×50 mm×250 mm透明管道内连续障碍物条件下氢气体积分数对瓦斯爆炸火焰锋面位置、火焰传播速度、超压及最大超压上升速率的影响规律。结果表明,与氢气体积分数为0时相比,当氢气体积分数分别为1. 5%、3. 5%和6. 5%时,火焰锋面到达出口所用时间分别缩短了3. 3 ms、6. 7 ms和8. 3 ms,最大超压分别增大了10. 5%、62. 8%和109. 2%,最大超压到达时间分别缩短了18. 7%、31. 3%和41. 3%,最大超压上升速率大致呈线性增长趋势。此外,当氢气体积分数增加时,其爆炸超压主要频率对应的分量随之增大,爆炸产生超压振荡的周期性增强,其频率主要分布于200～400 Hz,这种高频超压振荡现象可能与含氢瓦斯爆炸产生较大水蒸气分压进而引起的燃烧诱导快速相变有关。

一维多孔介质和超细水雾协同抑制瓦斯爆炸试验

为研究多孔介质和超细水雾协同抑制9. 5%甲烷/空气爆炸的特性,试验简化了复杂的多孔材料,利用陶瓷棒自行构建出一维多孔介质并搭建了试验平台。通过改变陶瓷棒直径与超细水雾质量浓度,分析了二者单独作用和协同作用下瓦斯爆炸火焰传播过程和爆炸超压特性的变化规律。结果表明,改变超细水雾质量浓度和陶瓷棒的直径,火焰锋面最大速度和爆炸超压最大峰值均有显著变化,且二者组成的复合体系的抑爆特性优于单一体系。在孔隙率为61%、孔径最小的2 mm陶瓷棒一维多孔介质及超细水雾质量浓度1453 g/m^3的条件下,二者协同抑爆效果最佳,其火焰锋面最大速度为10. 6 m/s,爆炸超压最高峰值为7. 080 k Pa,与无超细水雾的单一抑爆方式相比,爆炸超压最高峰值和火焰锋面最大速度分别下降了38. 4%和21. 5%;与无陶瓷棒的单一抑爆方式相比,爆炸超压最高峰值和火焰锋面最大速度分别下降了45. 1%和11. 2%。

气滞胃痛颗粒抗大鼠实验性胃溃疡作用研究

目的研究气滞胃痛颗粒对大鼠实验性胃溃疡的影响。方法以SD大鼠为研究对象,应用大鼠幽门结扎胃溃疡模型、大鼠醋酸烧灼型胃溃疡模型、大鼠乙醇诱发胃溃疡模型,将大鼠随机分为模型对照组、给药组(0.374,0.747,1.494 g.kg-1等3个剂量组)和雷尼替丁组。测定溃疡指数,计算溃疡抑制率,检测胃液量、胃蛋白酶活性。结果 气滞胃痛颗粒的高、中、低3个剂量组能明显减轻胃溃疡大鼠胃黏膜损伤的程度(P<0.01),对于幽门结扎型胃溃疡大鼠能明显降低胃蛋白酶活性和胃液量(P<0.01)。结论 气滞胃痛颗粒对大鼠3种实验性胃溃疡均具有明显的保护作用,能显著抑制溃疡的发生。对于幽门结扎型大鼠其机制可能与其减少胃液分泌、降低胃蛋白酶活性有关。

瓦斯爆燃火焰在狭缝中的动态传播及淬熄特性

为研究狭缝对瓦斯爆燃火焰的阻燃机理,在单步不可逆化学反应和EBU-Arrhenius燃烧模型基础上,对不同火焰初始速度和狭缝间距的瓦斯爆燃火焰动态传播规律及淬熄特性进行数值模拟。数值结果表明,在火焰初始速度小于167 m/s且狭缝间距小于1.2 mm条件下,瓦斯爆燃火焰在狭缝中均有可能发生淬熄。淬熄距离与火焰初始速度及狭缝间距有关,即初始火焰速度或狭缝间距越小,淬熄距离将随之减小,火焰越容易被阻燃。实验验证表明,数值模拟结果与实验数据吻合较好,但是当火焰初始速度增大时计算误差随之增大,其原因是由于湍流强度增大使淬熄温度发生变化。

瓦斯爆炸火焰结构与压力波的耦合规律

基于火焰动态传播和超压信号的高速同步采集,实验研究了不同湍流激励条件下瓦斯爆炸火焰结构与压力波的耦合关系。实验结果表明:在无障碍物条件下,火焰阵面较为光滑,由初始的半球状逐渐演变为手指状,最大超压为3.9kPa。在中间连续障碍物条件下,火焰发展为舌状,最后呈现波浪状,最大超压为12.5kPa。在两侧连续障碍物条件下,火焰转变为蘑菇状,最终发展为树状,最大超压为11.4kPa。当火焰结构发生褶皱或卷曲时,火焰表面积增大,已燃气体与未燃气体快速掺混,导致燃烧反应速率和超压上升。进一步的理论分析阐明了火焰结构与瞬态超压的相互作用。

煤矿多热源余热利用系统设计与应用

针对煤矿生产中需要供热也会产生大量的低温余热这一问题,基于余热利用技术的原理,设计了空气源热泵+水源热泵+太阳能集热的多热源余热利用系统。通过热泵消耗少量电能将大量不能直接利用的低温热能变为有用的高温热能;通过太阳能集热系统转换技术将光能转换为热能,制备热水进行供应的方式,可实现多热源余热利用。工程应用表明,在煤矿应用时,采用低温废热回收热泵供热、太阳能集热技术可以替代燃煤锅炉,可以实现供热无污染物排放,清洁高效节能的目标。系统运行高效、节能、环保,符合国家的政策要求。

我院门诊药房麻醉药品使用情况分析

目的分析我院门诊麻醉药品使用情况,为麻醉药品的合理应用提供参考。方法收集门诊2009年1-12月的麻醉处方共2215张。用DDD和DUI为指标进行用药分析。结果癌痛患者用药频度最大的是硫酸吗啡缓释片和羟考酮控释片。结论门诊麻醉药品的使用基本合理。

余热余压利用在企业节能减排中的应用

利用余热余压是高耗能企业节能减排的重要举措,但目前在很多企业中仍未得到充分利用。本文研究余热余压利用现状和现有技术,并结合现场实例,提出了余热余压利用的实用性途径。

小尺度受限空间内瓦斯爆燃的动态特性

为获得包括瓦斯爆燃点火初期、火焰加速、减速及二次加速过程中动态火焰微细结构及其与超压之间的相互关系,实验研究了小尺度受限空间内瓦斯爆燃火焰形状、火焰锋面位置、火焰速度及超压等动态特性.研究结果表明,在无障碍物条件下,火焰锋面光滑,火焰形状由"半球"状逐渐演变为"手指"状;而有障碍物条件下,火焰锋面出现明显褶皱和湍流现象,其火焰速度经历两次加速和一次减速过程,最大火焰速度达112m/s,与无障碍物条件下最大值相比增幅为124%;当火焰锋面经过障碍物后即将重新汇合时,出现8.5kPa的最大超压,与无障碍物条件下的最大值相比增幅为118%.

传热学开放性实验教学改革与探索

传热学实验是热能与动力工程等多个专业的重要实践教学环节,进行实验室开放性改革对提高学生实验技能和科技创新能力具有积极意义。本文提出了传热学实验室开放性教学改革的目标和思路,论述了开放性实验室的分类管理、实验项目步骤及实验考核与奖励等实施办法。

对称障碍物条件下瓦斯爆炸火焰与压力波耦合作用研究

为了研究对称障碍物条件下瓦斯爆炸压力波与火焰传播的耦合作用,在150 mm×150 mm×1 700 mm的有机玻璃瓦斯爆炸管道中,距离点火端不同距离安装0.5阻塞率的对称障碍物,进行8.5%甲烷体积分数的爆炸试验,采集瓦斯爆炸的超压信号并同步拍摄火焰传播图像。结果表明：火焰穿越板式对称障碍物的过程经历了火焰加速、火焰降速到火焰再加速的过程,火焰降速的时间仅为5 ms。距离点火焰源不同长度的对称障碍物在火焰加速过程中的作用存在明显差异,近点火源的障碍物作用主要为诱导湍流,远离点火源的障碍物作用主要为湍流增强。

超细水雾-多孔材料协同抑制瓦斯爆炸实验研究

为探究超细水雾与多孔介质在协同作用下对多孔介质淬熄效果以及多孔介质上游爆炸超压的影响,自行设计并搭建了尺寸为80mm×80mm×1000mm透明有机玻璃瓦斯爆炸管道实验平台,研究超细水雾质量分数、多孔材料孔径及孔隙率对9.5%甲烷/空气预混气火焰传播和爆炸超压的协同抑制效果。实验结果表明,改变超细水雾质量分数、多孔材料孔径以及孔隙率,在多孔材料上游,最大火焰传播速度和最大爆炸超压有着显著变化,随着超细水雾质量分数增加,火焰锋面传播速度峰值和爆炸超压逐渐减小,爆炸超压峰值出现时间随之缩短,而随着孔径的减小,火焰锋面传播速度也逐渐减小,压力衰减率明显增加。同时,超细水雾和多孔材料的组合方式对瓦斯爆炸具有耦合抑制作用,管道内通入超细水雾可吸收反应区大量热能,降低反应速率与火焰传播速度,此外多孔材料的存在吸收了部分前驱冲击波,破坏正反馈机制,因此两者协同抑制优于单一抑制效果。放置在管道中的多孔材料使得传播火焰淬熄,且添加的超细水雾降低了多孔材料上游的超压,但是一旦多孔介质淬熄失败,火焰湍流加剧,可能会导致更为严重的事故发生。此外,与9.5%甲烷/空气预混气相比,孔隙率为87%,孔隙密度为20PPI和超细水雾质量浓度为1453.1g/m3时,火焰锋面传播速度为12.8m/s,下降比例达到44.23%,且多孔材料上游的最大爆炸超压为6.13kPa,降低了40.62%,抑制效果最明显。

惰性气体对KHCO_(3)冷气溶胶甲烷抑爆性能的影响研究

主动式喷粉抑爆装置是煤矿甲烷爆炸的防控装备之一,该装置装填的超细粉体抑爆剂可在甲烷爆炸初期主动喷洒,使其中超细粉体颗粒形成冷气溶胶,减少后续甲烷爆炸危害。为进一步提升主动式喷粉抑爆装置的抑爆性能,探究冷气溶胶抑爆剂的抑爆规律,使用5 L爆炸管道系统,测试了N_(2)和CO_(2)两种惰性气体对KHCO_(3)冷气溶胶甲烷抑爆性能的影响。试验结果表明:N2、CO_(2)显著强化了KHCO_(3)冷气溶胶对9.5%甲烷/空气预混气的抑制性能,相比于空气驱动的KHCO_(3)冷气溶胶,气体介质中含有惰性气体的KHCO_(3)冷气溶胶使甲烷爆炸最大压力下降更为显著,到达峰值压力时间也更长;CO2对KHCO_(3)冷气溶胶抑爆性能的增效作用强于N2。其中,体积分数0.03 g/L的KHCO_(3)冷气溶胶仅使甲烷最大爆炸压力降低60.4%,而在气体介质内充入体积分数15%~20%的N2或5%~10%的CO2时,同浓度KHCO_(3)冷气溶胶可以完全抑制甲烷爆炸,继续增加惰性气体的体积分数可以进一步减少KHCO_(3)冷气溶胶用量,从而降低主动式喷粉抑爆装置的成本。试验考察了在不同浓度KHCO_(3)冷气溶胶与不同体积分数N2、CO2作用下的甲烷爆炸情况,得到了KHCO_(3)冷气溶胶与惰性气体的最佳抑爆用量配比,能够为基于KHCO_(3)冷气溶胶的主动式喷粉抑爆装置的设计提供理论依据及技术参数。此外,讨论了含惰性气体的KHCO_(3)冷气溶胶系统的甲烷抑爆机理,并分析了惰性气体的增效原因。

富氧条件下不同泄爆面积对CH4燃烧诱导快速相变的影响

为了研究富氧条件下不同泄爆面积对CH4燃烧诱导快速相变的影响,基于自主设计搭建的CH4燃烧诱导快速相变试验台,通过改变富氧系数和泄爆面积对CH4燃烧的压力振荡特性进行研究,分析了不同富氧系数E(0.21,0.3,0.4,0.6)及泄爆面积比(0,0.25,0.5,0.75,1)下CH4燃烧的压力峰值、到达压力峰值的时间及特征时间等参数的变化趋势。结果表明,随富氧系数增大,爆炸压力峰值逐渐增大。富氧系数E=0.21时,压力峰值低于相应的绝热压力,无压力振荡;当E=0.3时,压力峰值低于相应的绝热压力且伴随压力振荡。当E为0.4、0.6时,压力峰值高于相应绝热压力且伴随压力振荡;在泄爆条件下,随富氧系数增加,到达压力峰值的时间逐渐减小。通过分析不锈钢管道中的燃烧诱导快速相变现象,发现泄爆可以有效降低爆炸压力峰值,且随泄爆面积比增大,到达压力峰值的时间提前。