弱约束条件下氢气含量对甲烷/空气燃爆特性的影响研究

该研究采用自制的可视化气体爆炸试验设备,以乳胶气球为反应容器模拟弱约束空间,研究不同氢气添加量对甲烷/空气预混气体的爆炸火焰温度场、爆炸压力以及火焰传播速度等特征参数的影响;结合试验测试和Chemkin软件模拟结果,详细分析了氢气浓度对甲烷/空气爆炸特性的影响规律。结果表明:随着氢气含量的增加,混合气体燃爆火焰温度场内部温度变低,火焰边缘温度升高;混合气体的峰值超压和最大压力上升速率均逐渐增大;由于H、O和OH自由基的摩尔分数随着氢气的添加而增加,加速了火焰传播速度。同时,通过对混合气体的敏感性分析发现,甲烷的存在在一定程度上抑制了氢气的燃烧。研究结果可为弱约束空间内氢气/甲烷/空气预混气体的意外爆炸防控提供基础数据,也可为其他可燃气体爆炸特性的研究提供试验方法。

TiH2粉尘火焰传播速度及温度分布的高速二维测量

为探究储氢合金TiH2在温压弹中应用的可行性,利用开放式和半开放式哈特曼管,分别模拟温压弹在空中和地下坑道内的爆炸过程,并利用基于比色测温和轮廓检测技术的高速二维测量平台,研究不同浓度TiH_(2)粉尘云火焰特征参数及其影响因素。实验结果表明:在开放空间内,TiH_(2)粉尘火焰温度在2150~2400 K范围内,随着粉尘浓度的增加,火焰温度呈下降趋势,其初期火焰传播速度和加速度受粉尘浓度影响不大,后期随浓度的增加而增加;在管道受限空间内,不同浓度TiH_(2)粉尘云稳定燃烧的温度都在2430 K左右,粉尘浓度越大、火焰传播到顶部所需时间越短,管道内粉尘的稳定火焰温度较开放空间内的高50~210 K,其火焰传播速度是开放空间内的6~15倍。与传统爆炸测试手段相比,比色测温方法可以准确重构某区域的瞬态温度分布云图,轮廓检测技术可以实现火焰前锋面速度和加速度的精确测量,从而为温压弹的配方设计和毁伤效能鉴定提供了一种新的技术手段。

税收营商环境优化与企业全要素生产率——来自税务系统“放管服”改革的经验证据

优化税收营商环境不仅是提高企业生产效率和推动企业转型升级的重要战略举措,而且对实现经济高质量发展具有十分重要的现实意义。本文基于2013—2020年A股上市公司数据,并借助税务系统“放管服”改革试点这一准自然实验,构建多期双重差分模型,实证考察了税收营商环境优化对企业全要素生产率的影响。研究表明,税务系统“放管服”改革对企业全要素生产率具有显著的正向影响,且该结论经过一系列稳健性检验依然成立。机制检验结果显示,税收营商环境优化主要是通过降低交易成本水平、提升资源配置效率以及鼓励技术创新来提高企业全要素生产率。异质性分析表明,对于中西部地区企业、非国有企业、环境不确定性高企业和成熟期企业,税收营商环境优化对企业全要素生产率的促进作用相对更加突出。随后的进一步分析表明,税收营商环境优化在提升企业全要素生产率的同时显著促进了企业经营规模扩大和产业链扩张。本文以上研究结论不仅能使我们更好地认识税收营商环境优化的经济效应,更是为培育有利于激发市场主体活力及推动企业提质增效的税收营商环境提供了经验证据与有益启示。

钻孔爆破条件下乳化炸药的压力减敏现象研究进展

乳化炸药泛指一类用乳化技术制备的油包水型抗水工业炸药。在深孔和深水爆破作业中,炮孔中的乳化炸药会受到静态压力作用;在延迟爆破中,先起爆的乳化炸药产生的冲击波会对尚未起爆的乳化炸药产生动载荷问题。乳化炸药在受到外界压力作用时,其内部的敏化气泡容易遭到破坏,并且敏化气泡周围的乳胶基质会局部破乳,造成炸药“拒爆”或“半爆”,这一现象就是“压力减敏”。调研了国内外有关动、静压力作用下乳化炸药的压力减敏研究现状,系统总结了压力减敏的研究方法、影响因素和应对措施。研究成果有助于提高矿山爆破开采的安全性和施工效率,同时可为未来乳化炸药的压力减敏研究提供参考。

侧向环形切缝装药爆破效应及其在硬岩掏槽中的应用

针对硬岩巷道掏槽效果差的问题,提出了侧向环形切缝装药以提高槽腔内侧的破岩能力,理论分析了该装药的爆破效应,通过模型实验讨论了该装药爆破以后爆炸应变和爆生裂隙的分布特征,并开展现场试验探究了该装药的应用效果。结果显示:侧向环形切缝装药在切缝位置会形成聚能效应,促使切缝位置处岩体承受更强爆炸载荷,从而具有更强的裂隙扩展能力。侧向环形切缝管的存在会降低非切缝方向爆炸应变和提高切缝方向爆炸应变,应变分布特征证明了侧向环形切缝装药在切缝方向的聚能现象;并且通过观测宏观裂隙扩展情况,侧向环形切缝装药在切缝方向的裂隙扩展能力得到了明显提高。与常规柱状装药掏槽爆破技术相比,在硬岩巷道采用侧向环形切缝装药掏槽爆破技术可以提高掘进效率和减少掘进成本,结果验证了侧向环形切缝装药在硬岩巷道掏槽爆破中具有良好适用性。

环氧丙烷/空气混合物气-液两相燃爆特性

为了探究环氧丙烷云雾燃爆特性,采用20 L球形液体燃料爆炸测试系统,研究了点火延迟时间和质量浓度对环氧丙烷/空气混合物爆炸特性参数的影响,同时采用高速相机拍摄火焰传播过程,并利用比色测温技术重构了火焰温度场动态云图,探讨了环氧丙烷质量浓度对火焰温度的影响规律。结果表明:随着点火延迟时间的增加,最大爆炸超压和最大超压上升速率均呈先增大后减小的变化趋势,燃烧持续时间与之相反,最佳点火延迟时间为100 ms,此时最大爆炸超压达到最大值0.89 MPa;随着环氧丙烷质量浓度的增加,最大爆炸超压、最大超压上升速率和火焰最大平均温度均先增加后减少,在环氧丙烷质量浓度为498 g·m^(-3)时,最大爆炸超压和最大超压上升速率均最大,分别为1.02 MPa和60.91 MPa·s^(-1),但最大平均温度对应的质量浓度明显比最大爆炸超压低,在质量浓度为415 g·m^(-3)时火焰平均温度峰值达到最大值1937 K。研究成果可为燃料空气炸药爆轰性能优化和毁伤效能评估提供参考。

负压环境对乳化炸药爆炸温度场和有害效应的影响

为了探究负压条件下乳化炸药的爆轰反应机制,利用自制的可视化球形爆炸罐,通过高速摄像机、压力传感器和噪声仪分别记录乳化炸药的爆炸火焰传播过程、爆轰波压力和爆炸噪声,采用比色测温技术重构了爆炸火球的二维温度场,并深入研究了初始真空度对乳化炸药爆炸温度场、爆轰波特征参数以及爆炸噪声的影响。实验结果表明:随着初始真空度的提高,爆炸火球亮度更高,持续时间更长,形态更稳定;当真空度为0 kPa时,火球在19.35µs时破裂,而当真空度为100 kPa时,火球在58.05µs才开始破裂;低初始真空度对火球温度影响较小,而60 kPa以上的初始真空度会显著提高乳化炸药的爆炸温度;冲击波峰值压力和比冲量均随着初始真空度的升高而降低,但初始真空度对冲击波正压作用时间变化的影响不明显。AUTODYN数值模拟结果表明,随着真空度的提高,冲击波峰值压力降低,冲击波速度逐渐降低至与爆轰产物的膨胀速度接近。此外,初始真空度的提高有利于降低爆炸噪声,与常压相比,当罐体内真空度为100 kPa时,爆炸噪声的声压级降低了35.9 dB,降幅为29.8%。

弱约束条件下当量比对氢气爆燃特性的影响

为研究弱约束条件下氢气/空气预混气体的燃爆特性,以乳胶气球为反应容器开展了氢气爆炸实验,结合Chemkin模拟和改进的比色测温技术,研究了当量比对氢气/空气预混气体火焰传播形态、温度场分布、火焰速度及爆炸压力等特征参数的影响。实验结果表明:任一当量比下的OH自由基摩尔分数在达到最大值后会显著降低,这导致火焰传播时亮度先增强后减弱;随着火焰的传播,火球形成了中心温度低、边缘温度高的温度场分布结构;氢气/空气预混气体的爆炸火焰传播速度呈振荡分布;峰值超压和冲击波强度随当量比的增加呈先增大后减小的趋势,当量比为1.00时爆炸超压和冲击波强度达到最大值。

组合帷幕阻波帘对水下冲击波的防护特性分析

帷幕阻波帘对水下冲击波具有衰减作用,有利于水下建筑物保护,防止生态环境恶化,维持原始水域生态平衡,因此应用帷幕阻波帘减弱冲击波的破坏作用具有重要的现实意义。针对水下爆破高能量冲击波和反复形成的气泡脉动现象,设计了气泡帷幕与气泡膜帆布帘分段防护组合式帷幕阻波帘。首先应用Zamyshlyayev经验解析方法计算气泡帷幕对冲击波的压力衰减过程,在此基础上采用ANSYS LS-DYNA模块,模拟分析最优阻波帘设计方案。通过在水下4 m使用300 g乳化炸药作为爆源,距试验药包半径3 m布置水击波测点及半径9 m处布置鱼类网箱进行测试,试验结果表明,冲击波综合衰减率为97.72%~98.29%,满足了对水下冲击波防护特性的要求,验证了组合帷幕阻波帘设计的合理性。

敏化方式对MgH_2型储氢乳化炸药爆轰性能的影响

为了研究敏化方式对MgH_2型储氢乳化炸药爆轰性能的影响,进行了两种储氢乳化炸药的水下爆炸和猛度测试实验。借助实验数据和理论分析,研究了MgH_2型储氢乳化炸药作功能力与猛度之间的关系,并对用比冲量表示炸药猛度的理论进行了修正。结果表明,在物理敏化和化学敏化的MgH_2型储氢乳化炸药中,MgH_2粉末分别起到含能添加剂和化学发泡剂的作用。与化学敏化相比,物理敏化的MgH_2型储氢乳化炸药比冲击波能、比气泡能和总能量分别下降了11.98%、5.38%和8.66%,但其猛度(铅柱压缩量)却提高了5.15 mm,说明敏化方式对MgH_2型储氢乳化炸药的作功能力和猛度具有显著影响。

MgH_2型复合敏化储氢乳化炸药的制备及其爆轰性能

为了提高乳化炸药的爆炸威力,研制出了一种MgH_2型复合敏化储氢乳化炸药。该乳化炸药采用包覆后的MgH_2与玻璃微球复合敏化,两种材料分别起到含能添加剂和敏化剂的作用。通过研究"热点"数量和包覆材料对炸药爆轰性能的影响,确定了MgH_2型复合敏化储氢乳化炸药的配方。利用水下爆炸实验和猛度实验,研究了MgH_2型复合敏化储氢乳化炸药的爆轰特征参数和水下爆炸特性。实验结果表明,MgH_2型复合敏化储氢乳化炸药的铅柱压缩量为24.3 mm,达到军用炸药的猛度;与传统玻璃微球型乳化炸药相比,其水下爆炸峰值压力虽然下降了4.90%,但比冲击波能、比气泡能和总能量分别提高了7.83%、22.94%和18.32%。MgH_2型复合敏化储氢乳化炸药的猛度和做功能力得到了显著提高。

乳化炸药中空功能微囊的制备方法及性能表征

针对传统乳化炸药在工程应用中存在的含能添加剂安全性问题和"压力减敏"问题,分别研制了乳化炸药中空含能微囊和中空耐压微囊。中空含能微囊将含能添加剂和敏化剂合二为一,中空耐压微囊具有"自敏化"和"化学敏化"功能。采用扫描电镜、光学显微镜和激光粒度分析仪,对制备的中空含能微囊和中空耐压微囊微观结构进行了表征,采用热分析实验、爆轰性能测试实验、相容性实验,对中空含能微囊敏化的乳化炸药热安全性、爆轰特性和储存稳定性进行了表征,利用光学显微镜对中空耐压微囊受压后,敏化气泡的再生现象进行了验证。实验结果表明,中空含能微囊和中空耐压微囊具有球形形貌且粒径分布均匀,中空含能微囊能够显著提高乳化炸药的爆炸威力且不影响其安全性和储存稳定性,其敏化乳化炸药的猛度为23.20 mm铅柱压缩量,爆速为4797 m·s^-1;当外界压力将中空耐压微囊压垮时,微囊内外壳所含物质会发生反应并生成新的敏化气泡,为避免乳化炸药的压力减敏现象提供了双重保障。中空功能微囊结合了敏化剂和功能添加剂的双重特点,能够有效解决传统添加剂存在的问题。

新型敏化气泡载体对乳化炸药爆炸威力及减敏性的影响

针对NaNO2敏化的传统乳化炸药存在的爆炸威力低和压力减敏问题,研制出了MgH2型储氢乳化炸药。该炸药使用储氢材料MgH2敏化,MgH2在乳化炸药中起到了敏化剂和含能材料的双重作用。在炸药爆炸过程中MgH2参与爆轰反应,提高了乳化炸药的爆炸威力;当炸药受到外界压力作用时,MgH2受压会释放出H2,从而减弱敏化作用的破坏。水下爆炸和冲击波动压作用实验结果表明:与传统NaNO2型乳化炸药相比,MgH2型储氢乳化炸药具有优异的爆轰性能和抗压力减敏能力。最后,通过扫描电镜研究2种乳化炸药受压前后微观结构的变化,探讨MgH2型储氢乳化炸药抗压力减敏机理。

储氢材料在乳化炸药中的应用

乳化炸药具有安全、环保、稳定的特点,在工程爆破中得到了广泛应用。向乳化基质中添加储氢材料能够提高乳化炸药的作功能力,改善乳化炸药的爆炸性能。通过水下爆炸实验和猛度测定实验,研究了两种储氢材料敏化的乳化炸药爆炸能量输出特性,并与玻璃微球敏化的传统乳化炸药进行比较。研究结果表明:储氢材料能够显著改善乳化炸药的爆炸特性,其中储氢材料MgH2敏化的乳化炸药能量增加了32%,储氢材料TiH2冲击波衰减时间增加了42%。储氢材料水解产生的H2起到敏化作用并参与爆炸反应,因此其总输出能量会大于现有乳化炸药的输出能量。储氢材料在乳化炸药中起到了敏化剂和含能材料的双重作用。

MgH_2对乳化炸药的压力减敏影响实验

将储氢材料MgH2作为敏化剂和含能材料引入到乳化炸药的配方中,通过冲击波动压发生装置和水下爆炸实验研究MgH2对乳化炸药抗冲击波性能的影响,并与玻璃微球敏化的乳化炸药进行对比。研究结果表明,MgH2能够显著减弱压力减敏作用对乳化炸药爆轰性能的影响,且同等受压程度下爆炸威力远大于玻璃微球敏化的乳化炸药。最后,通过扫描电镜研究受压乳化炸药微观结构,得出乳化基质破乳和有效"热点"减少是乳化炸药受冲击波作用后爆轰压力降低的主要影响因素。

溶胶-凝胶法包覆储氢材料MgH_2的性能研究

为解决MgH2型水解敏化储氢乳化炸药的发泡过程难以有效控制及后效问题,提高MgH2的贮存稳定性,采用溶胶-凝胶法用石蜡和硬脂酸对MgH2进行包覆,制备了石蜡和硬脂酸包覆的MgH2。用扫描电镜对包覆膜的微观结构进行表征,并根据猛度实验结果选择石蜡作为最终包覆材料,对石蜡包覆的MgH2进行防水实验和抗氧化EDS测试。利用水下爆炸实验研究了石蜡包覆的MgH2与乳化基质的相容性和贮存稳定性。结果表明,石蜡膜具有优良的防水性能,但其抗氧化性能不佳,石蜡包覆的MgH2复合敏化乳化炸药的贮存性能符合要求。

新型水下爆破切割弹的工程应用及数值模拟研究

通过钢管爆破切割实验和LS-DYNA数值模拟软件分析研究了爆破切割弹解决卡钻问题的可行性,然后针对安庆铜矿某一矿井的卡钻事故,并结合井下地质情况,在分析卡钻原因的基础上,设计一种新型水下爆破切割弹.通过加入12根铜管将线性聚能引入到新型水下爆破切割弹中,从而在爆破过程中形成了环形切割器,利用聚能射流侵彻钻杆以达到破坏钻杆的目的.通过爆破切割实验和工程实践可知,新型水下爆破切割弹能够有效解决卡钻事故,可为类似工程提供参考.

化学敏化的MgH_2型储氢乳化炸药抗动压和爆轰性能的研究

针对传统乳化炸药在使用过程中存在的压力减敏和爆炸威力低的问题,研制出化学敏化的MgH_2型储氢乳化炸药,并利用包覆MgH_2的方法有效控制了炸药的发泡过程。冲击波动压减敏实验和水下爆炸实验结果表明,与玻璃微球型乳化炸药相比,MgH_2型储氢乳化炸药的冲击波峰值压力、比冲击波能和比气泡能分别增加了20.5%、21.2%和34.7%,同时具有优异的抗动压减敏性能和储存稳定性。

乳化炸药动压减敏装置的优化设计和试验研究

针对传统动压减敏装置在乳化炸药动压减敏研究中存在的不足,对传统动压减敏装置进行了优化设计。本文详细介绍了改进后动压减敏装置的结构、功能以及试验方法,并利用该装置研究了玻璃微球型和Na NO2型乳化炸药的抗动压减敏性能,从而对其功能进行了验证。结果表明改进后的乳化炸药动压减敏装置能够很好地满足延迟爆破模拟试验的要求,可为后续乳化炸药动压减敏的深入研究提供参考。

翻转课堂在《化工安全与评价》教学中的应用实践

随着教学理念和信息技术的不断更新,翻转课堂作为一种新型的教育模式已成为国内外教育界的热点话题。它打破了传统的教学模式,为改进高校教学质量提供了一条新途径。本文通过对翻转课堂概念和优势的研究,以及对我国大学《化工安全与评价》课程的特点和教学中遇到的问题进行分析,设计了翻转课堂模式下的《化工安全与评价》的教学方案,以期为我国高校实施安全评价课程的翻转课堂提供借鉴。