粉尘云最大爆炸压力和最大压力上升速率测定的影响因素

简述了粉尘云最大爆炸压力和最大压力上升速率两个参数的测定装置和标准,从扩散喷嘴、化学点火头、动态压力传感器、球体密闭性能四个方面分析了对参数测定的影响。

含能材料粉尘爆炸压力和压力上升速率的研究

对比研究了点火延迟时间，粉尘粒度和浓度对梯恩梯粉尘，黑索金粉尘和面粉的影响规律，定性讨论了含能材料和一般工业粉尘（需外界供氧）的爆炸过程。实验表明：空气中的氧浓度并非是含能材料粉尘爆炸的必要条件，爆炸的压力随浓度的增加而线性增加；粒度在一定范围内对爆炸峰值压力影响不大，压力上升速率随粒度的减小而增大，但增加趋势较一般工业粉尘平缓；点火延迟时间在一定范围内，对其峰值压力和压力上升速率的影响不明显。

瓦斯浓度对爆炸压力及压力上升速率影响

不同的瓦斯浓度爆炸时产生的爆炸压力及压力上升速率是不同的。运用自行研制的实验系统,对不同瓦斯浓度对瓦斯爆炸压力及压力上升速率的影响进行了实验研究,得到了定容瓦斯爆炸最大爆炸压力、最大压力上升速率等特征参数;得出瓦斯浓度与瓦斯定容爆炸最大爆炸压力及最大压力上升速率呈二次函数关系,另外,国家目前在气体爆炸特性方面尚无统一的标准出台,文中所采用的实验设备以及实验方法为瓦斯爆炸特性实验标准的制订提供了依据。

煤质指标对煤尘爆炸最大压力上升速率的影响

为研究煤质指标对煤尘爆炸的影响,通过20 L球形爆炸容器对具有不同工业成分的煤尘爆炸最大压力上升速率进行测定。运用SPSS软件对测得的煤质指标数据进行科学合理的分析,计算不同煤质指标间的相关系数。结果表明,影响煤尘爆炸最大压力上升速率的指标数据之间具有较大的相关性,空气干燥基下的灰分与固定碳之间的相关系数高达-0.963,属于高度相关。通过主成分分析法提取出"抑制因子"和"激励因子"2大主成分,运用多元线性回归方法建立煤质指标与爆炸最大压力上升速率的计算模型,模型拟合度R值为90.6%。

密闭管道瓦斯爆炸冲击波冲量及压力上升速率的实验研究

针对矿井瓦斯爆炸破坏模式主要在压力破坏和冲量破坏的研究,实验分析瓦斯在密闭管道发生爆炸时瓦斯浓度对冲击波冲量及压力上升速率的影响,利用管道中距离点火源不同位置的压力传感器测试了不同浓度瓦斯的爆炸压力,对冲击波冲量及压力上升速率进行分析,为防爆抑爆提供依据。研究结果显示:在管道中距离点火源的不同位置上,当浓度为9.5%时,瓦斯爆炸冲击波冲量及压力上升速率最大;由于超压衰减和传播距离的增加,在距离点火源4m和8m时压力冲量较大;在瓦斯浓度较低的范围内瓦斯爆炸时,其压力上升速率增长较快,而随着浓度的增加在较宽的浓度范围内,能较稳定地维持在高位值。

环境温度对瓦斯爆炸压力及压力上升速率的影响

针对不同环境温度对瓦斯爆炸压力及最大压力上升速率的影响进行实验。研究表明,在其他条件不变的情况下,随着环境温度的增加最大爆炸压力逐渐减小,且最大爆炸压力与环境温度的倒数呈现线性衰减规律;随着环境温度的升高,化学反应速率增加,爆炸压力达到峰值所需的时间减少;瓦斯气体的最大压力上升速率随环境温度的升高呈非线性变化规律,在环境温度为298~473K的范围内,最大压力上升速率基本不变。这些规律性的结论可为防治矿井瓦斯爆炸事故和煤层气的安全利用提供理论基础。

粉尘爆炸中最大爆炸压力及最大压力上升速率研究

在研究粉尘爆炸机理的基础上,以维生素K3粉末和活性炭粉末为实验原料,研究粉尘爆炸时最大爆炸压力和最大压力上升速率的变化规律。在粉尘浓度较低的范围内,粉尘的最大爆炸压力和最大压力上升速率随着粉尘浓度的上升而急速上升,突破一定临界浓度后,在较宽的浓度范围内其最大爆炸压力和最大压力上升速率维持在较高值位。

点火延迟时间对铝粉爆炸压力的影响研究

在实验室自行设计的水平管道式粉尘爆炸装置中,利用高压电极点火,在不同点火延迟时间对3种粒度铝粉的爆炸压力进行了实验研究.结果表明:随着点火延迟时间的增大,铝粉的最大爆炸压力和最大压力上升速率先增大后减小;存在一个最佳点火延迟时间使得最大爆炸压力和最大压力上升速率的值最大.而且铝粉粒度越大,最佳点火延迟时间越小.同时,还存在一个可爆延迟时间范围,随着铝粉粒度的改变,该延迟时间范围也会发生相应的变化.最后,从理论上对实验结果进行了定性分析.

乙醇/甲烷/氢气预混气体爆炸特性研究

为了进一步了解C_(2)H_(5)OH/CH_(4)/H_(2)预混气体的爆炸特性,在定容燃烧弹内对不同当量比(0.7~1.4)、不同初始温度(370,400,450 K)、不同乙醇掺混比例(20%,50%,80%)的C_(2)H_(5)OH/CH_(4)/H_(2)预混气体的爆炸特性进行实验研究及分析。结果表明:爆炸压力峰值与初始温度呈线性负相关,与乙醇掺混比例呈线性正相关;随着当量比的增大,爆炸压力峰值和最大爆炸压力上升速率均呈现先增大后减小的规律,其峰值出现在当量比为1.2或1.3处,而爆炸时间呈现先降低后略有增大的规律;相同初始温度下,随乙醇掺混比例的增大,预混气体放热量增大,在当量比为1.2时达到峰值。

不同粒度铝粉在水平管道内的爆炸压力测定

利用自制的水平管道式气体-粉尘爆炸试验装置对不同粒度铝粉的爆炸压力进行测试。结果表明,爆炸压力及爆炸压力上升速率都随着铝粉粒度的减小而增大,粒度为6～8μm,9～12μm,15～17μm铝粉的平均最大爆炸压力分别为0.63 MPa,0.56 MPa,0.45 MPa,爆炸压力上升速率分别为47.2MPa/s,38.1MPa/s,30.2MPa/s。铝粉粒度越小,在相同时刻铝粉参与反应的时间越提前。在水平管道内,测试结果受点火延迟时间及测试装置尺寸的影响较大。

激波诱导下煤粉的爆炸压力测试

因气体爆炸导致沉积粉尘的二次爆炸的威力远大于单纯的气体或者粉尘爆炸产生的威力,利用自制的装置,诱导煤粉爆炸的激波由甲烷气体爆炸产生,对激波诱导下煤粉的爆炸压力Pmax、爆炸压力上升速率(dp/dt)max进行了实验研究。该实验分别研究煤粉浓度及煤粉粒度对爆炸指数的影响,其结果表明:对于不同的煤粉浓度,存在一个理想煤粉浓度值,在这个浓度下的煤粉爆炸压力值最大;随着煤粉粒度的减小,其爆炸压力不断升高。

点火能量对瓦斯爆炸压力影响的实验研究

点火源的性质对瓦斯爆炸极限范围有很大影响,同样也影响最终的爆炸压力及压力上升速率。运用自行研制的实验系统,就点火能量对瓦斯爆炸压力及压力上升速率的影响进行了实验。研究结果表明,点火能量强度越高,越容易产生大量的自由基,爆炸反应进行得越快,越容易使瓦斯空气混合气体点爆,瓦斯爆炸的最大爆炸压力及最大压力上升速率也就越高,且与点火能量呈线性关系变化。这些规律为瓦斯爆炸特性的研究以及有效地预防井下瓦斯爆炸事故奠定了理论基础。

密闭空间镁粉爆炸压力特性研究

为研究镁粉粉尘爆炸最大压力与最大压力上升速率特性参数变化规律,使用标准20 L球形爆炸装置进行爆炸试验分析。通过对试验数据进行理论分析,探讨了点火延迟时间td、粉尘浓度c和粉尘粒径d等因素对镁粉爆炸压力特性的变化规律及产生原因。最后通过对金属镁粉爆炸试验数据进行回归分析,得到合适的回归模型。回归模型的R2值均在0.9以上,该回归模型的预测具有一定的合理性和准确性,为镁粉抑爆研究提供理论基础。

初始温度对甲烷-空气爆炸压力影响的试验研究

借助特殊环境20 L爆炸特性测试系统,研究了初始温度对甲烷-空气爆炸压力的影响,初始压力为0.1 MPa,初始温度变化范围为298～473 K。结果表明,甲烷-空气爆炸的最大爆炸压力随初始温度的升高而降低,初始温度由298 K升高到473 K,最大爆炸压力由0.7833 MPa下降到0.5012 MPa,下降幅度为35.89％。初始温度的升高加快了反应速率,缩短了最大爆炸压力到达时间,由298 K时的127.1 ms缩短到473 K时的85.0 ms。初始温度升高,甲烷-空气最大爆炸压力的上升速率（ dp/dt） max呈上升趋势。当初始温度由298 K上升至473 K时,（ dp/dt） max升幅并不大,仅为9.16％；爆炸特征值KG 不断增大,其爆炸危险性也随之增大。从反应开始到到达最大爆炸压力这段时间内,爆炸压力上升速率的变化在一定程度上可以反映甲烷-空气爆炸反应速率的变化情况。

初始压力对容器通过导管泄爆过程的影响

开展了容器内气体爆炸通过导管安全泄放实验,研究了导管泄放气体爆炸过程中的压力变化及导管内火焰发展规律,分析了初始压力对导管泄放过程的影响,并对比研究了密闭容器爆炸、简单泄爆及导管泄爆过程。结果表明:容器内发生密闭爆炸时,爆炸压力及压力上升速率随着初压的升高而增加;简单泄爆时,随着初压的增加,容器内的压力峰值出现了先增加然后降低最后继续增加的过程;采用导管泄爆时,初始压力越高,容器内的压力峰值及压力上升速率越高,相同时刻对应的导管入口处与容器内最大正压差越大,导管入口端的火焰速率越大,容器内爆炸强度对初始压力的变化较为敏感;随着容器内初压升高,导管泄爆过程中容器内的压力峰值与简单泄爆的压力峰值相差越来越大,与对应的密闭爆炸时压力峰值越来越接近,且最大压力上升速率远远高于密闭爆炸。

点火能与瓦斯浓度对瓦斯爆炸压力的影响实验研究

为了得出点火能和瓦斯浓度与瓦斯爆炸压力的关系,采用实验的研究方式,研究了多种点火能量点燃不同浓度的瓦斯所产生的爆炸压力。结果表明,点火能量对不同浓度的瓦斯爆炸压力的影响有一定的差异,瓦斯浓度为11.5%的实验结论与瓦斯浓度为7.5%和9.5%的结论相反;瓦斯浓度相较于点火能量而言,对瓦斯爆炸压力有着较大的影响,且瓦斯浓度为9.5%的预混气体发生爆炸时,各测点的爆炸压力值最大,瓦斯浓度为11.5%时爆炸压力次之,瓦斯浓度为7.5%时最小。该研究结果将对瓦斯事故的预防和调查带来一定的帮助。

点火位置对隔爆腔内瓦斯爆炸影响的试验研究

为研究目前进行隔爆外壳爆炸试验时点火源与压力测定装置安装位置尚无统一规范的问题,深入探讨点火位置对隔爆腔内瓦斯爆炸的影响,以方形隔爆外壳隔爆腔为研究对象,利用自主设计的隔爆腔内瓦斯爆炸试验装置,进行5种不同点火位置隔爆腔内瓦斯爆炸试验。研究结果表明:点火位置对隔爆腔内爆炸压力及压力上升速率影响显著,点火位置在腔体几何中心时,背壁面对角爆炸压力、爆炸压力上升速率均最大,并且曲线震荡现象最明显;距离隔爆间隙更近区域受到降能作用,压力值偏低,而同一壁面上与点火源距离相同测点爆炸压力也相等。研究结果可为规范隔爆外壳设计合理性及提升检验准确性提供一定参考。

基于20L球形装置的镁粉爆炸压力特性

为研究镁粉爆炸最大压力与最大压力上升速率特性参数变化规律,使用20 L球形粉尘爆炸试验装置进行试验分析.研究结果表明:镁粉粒径为6μm时,爆炸最大压力为1 MPa,最大压力上升速率为425.17 MPa·s-1.镁粉粒径达到173μm时,镁粉爆炸最大压力降低到了0.46 MPa,相应的最大压力上升速率降低为9.28 MPa·s-1.镁粉爆炸最大压力和最大压力上升速率随粒径增大都呈现出减小的趋势.预计粒径大于173μm时,镁粉可能失去爆炸性.镁粉粒径在47μm到75μm区间减小对爆炸最大压力上升速率影响作用很大.随着初始温度从15℃逐渐升高到35℃,镁粉爆炸最大压力数据从0.56MPa升高到0.91MPa,而最大压力上升速率数据从10.78MPa·s-1升高到67.75 MPa·s-1,表明初始温度对爆炸特性参数具有显著影响.

激波诱导下瓦斯浓度对煤尘爆炸压力的影响

运用水平管道气体-粉尘爆炸装置,研究了激波诱导下瓦斯浓度对煤尘爆炸压力的影响,并对多次平行实验的结果进行分析。通过对爆炸压力、爆炸压力上升速率和最小点火能的分析,得出结论,在爆炸下限以下,甲烷的存在增加了煤尘爆炸压力和爆炸压力上升速率,并且降低了煤尘爆炸的最小点火能。

隔爆外壳爆炸压力测试方法与影响因素分析

结合对国家标准GB 3836.2—2010中爆炸压力测试的要求及对大量测试结果的研究,分析了隔爆外壳内爆炸气体点燃产生压力及其压力变化的过程,介绍了爆炸压力的测试方法,分析了影响爆炸压力测试的试验气体浓度、初始压力、气体置换过程与试验工艺孔的选择等因素,提出了相应的建议,同时,对特殊设备爆炸压力测试注意事项进行了阐述。