膨胀循环氢氧发动机低压火炬的点火能量研究

针对膨胀循环氢氧发动机多次点火需求,采用氢、氧推进剂吸热着火和火炬燃气降温放热的假设,用热力计算方法从理论上分析了推力室采用火炬点火的能量问题。在考虑火炬燃气与推力室内的氧补燃后,富燃低压火炬点火器的点火能量能够满足推力室点火需求。研制了2种低压火炬点火试验系统,对膨胀循环发动机进行了17次点火试验,试验结果与理论分析结果相符,验证了补燃点火假设。

基于原子类型电性拓扑状态指数的最小点火能预测模型研究

针对危险化学品最小点火能的试验测量存在一定的困难且具有很大不确定性的问题,收集了61种化学品的最小点火能试验值,并仅根据其分子结构计算了原子类型电性拓扑状态指数(ETSI),最终选择了23种ETSI作为分子描述符进行建模。首先,尝试基于61种危险化学品的最小点火能值,通过多元线性回归和支持向量机进行QSPR建模,但所建模型的内部稳定性很差,不满足基本的要求。经分析可能是因为描述符太多而样本相对较少造成的。通过从数据集中删除13个最小点火能值,ETSI的种类减少到14个,并采用相同的方法进行QSPR建模。经验证,新建模型在拟合能力、内部稳定性和外部预测能力3个方面均具有优异的性能,可以在不需要购买任何昂贵的软件和硬件的前提下,方便、快捷地预测化学品的最小点火能。

基于功率诊断的微波辅助点火能量沉积研究

基于功率诊断方法,研究了不同微波参数(脉冲波形和馈入延迟时间)下对微波辅助点火的增强效果,精确测量了点火过程中与火核耦合的微波能量,并分析了能量耦合的内在机制.结果表明:入射的部分微波能量以产生等离子体的形式耦合到点火火核中,耦合能量随微波脉冲功率的增大而提高,随延迟时间的增大而减小,最高耦合能量达到6.16 mJ;火核的增强效果与耦合能量的变化趋势一致,表明耦合的微波能量是点火增强的内在原因;能量耦合效率(耦合能量/入射能量)一般随脉宽和延迟时间增大而减小,最高耦合效率达到7.23%;并发现了微波能量耦合过程中存在从较低的效率转变到较高的稳定耦合效率的现象,将后者定义为饱和耦合模式;脉冲持续时间内到达饱和耦合模式的转变过程越短,能量耦合效率越高;饱和耦合模式下的能量耦合效率不受微波参数的影响,但高功率短脉宽的脉冲波形和低延迟时间能够更快达到饱和耦合模式,明显提高点火增强效果.

机器学习方法预测可燃性粉尘最小点火能的应用研究

首先从GESTIS-DUST-EX数据库中获取粉尘燃爆数据及其分子结构,再通过量子化学计算筛选描述粉尘最小点火能的分子描述符,进而使用随机森林算法对分子描述符反映的特征重要性进行排序。通过对比10种常用的二分类模型,发现随机森林和支持向量机方法建立的二分类模型较优,它们的准确率、精确率、召回率及F1值都达到了90%以上。最后,对二分类模型中重要度排序较高的分子描述符进行深入分析,阐明其与MIE的内在联系。本研究成果可为快速掌握可燃性有机粉尘的爆炸危险性以及工业粉爆炸尘事故防控提供指导意见。

气液共存工况下蒸气最小点火能微量测试方法研究

针对传统最小点火能测试方法不适用于液体化学品气液共存工况的问题,提出了一种微量液体的蒸气最小点火能测试方法。首先设计了小容积实验装置及对应测试流程,通过样品实验确定了敏感电极间隙,并研究了样品量与搅拌对最小点火能测试的影响;测试了样品在不同温度条件下的最小点火能,结合电火花点火机理分析了样品温度与蒸气最小点火能的内在联系,为最小点火能最低值测定提供了指导;最后验证了微量方法的准确性及重复性。实验结果表明:微量测试方法能够有效测试气液共存工况下液体蒸气的最小点火能,且最小点火能测试值略高于高温蒸气工况,样品最小点火能的相对标准差小于6.0%,重复性良好,为液体化学品的静电燃爆危险性评估提供了技术支撑。

粉尘云最小点火能测试技术综述

最小点火能(minimum ignition energy,MIE)是表征可燃粉尘爆炸危险性的核心参数,其测试准确性对粉尘爆炸控制至关重要。然而最小点火能测试方法多样,测试结果有诸多影响因素,不利于粉尘爆炸控制工作开展。为此,梳理了最小点火能测试过程中粉尘分散、静电火花发生、火花能量计算及最小点火能判定等阶段不同方法的原理和特点,分析了粉尘理化性质、粉尘分散状态、火花发生参数以及测试环境等因素对最小点火能测试结果的影响,归纳了近五年来该领域的研究热点,并对未来研究方向提出建议。

点火能量对单基发射药燃烧爆炸特性的影响

为了探究点火能量对单基发射药燃烧爆炸特性的影响,自主设计了发射药燃烧爆炸试验装置。使用黑火药对单基发射药点火,开展燃烧爆炸实验。通过对铝制鉴定板及约束钢筒内壁烧蚀痕迹的分析,获得不同点火能量对单基发射药燃烧爆炸特性的影响。结果表明,点火初期约束钢筒内发射药燃烧反应不完全,反应剧烈程度较弱;随着距点火端距离增大,发射药燃烧反应剧烈程度变强,但此时反应仍不完全;在约束钢筒末端发射药反应完全。在4.0、5.0和8.0 kJ点火能量下,发射药点火初期到反应剧烈程度迅速增强的成长距离分别为54.66、53.95和19.38 cm。20.0 kJ能量点火初期发射药反应剧烈程度较强,传播至末端时发射药发生爆燃反应,鉴定板产生明显凹痕;发射药在约束钢筒内不同位置分别发生了缓慢燃烧、快速燃烧和爆燃。

不同点火能对甲烷爆炸的影响

甲烷爆炸会带来巨大的财产损失、人员伤亡、环境破坏以及社会不良效应,影响甲烷爆炸的因素众多,其中点火能是影响甲烷爆炸及其破坏特性的一个重要因素。为探究点火能对甲烷爆炸传播性能的影响,利用Fluent模拟软件建立燃气管道模型,模拟在密闭空间内甲烷爆炸的传播过程,并进行模型可靠性验证。本次模拟了在5种不同点火能条件下的甲烷爆炸传播规律,测定了温度、超压峰值和速度等参数。研究结果表明:从弱点火能到强点火能,密闭管道内火焰传播速度加快,甲烷爆炸超压峰值增大,温度升高,超压峰值和温度均与点火能量大小呈对数函数关系。

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。

点火能量对粉尘爆炸行为的影响

为防控工业粉尘爆炸和完善粉尘爆炸测试方法,在Siwek 20 L球形爆炸测试系统内,实验研究了不同点火能量下高、低挥发性粉尘的爆炸行为。对粉尘爆炸猛度(最大爆炸压力、最大升压速率和燃烧持续时间)、敏感度(爆炸下限)及惰性介质的抑爆效力随点火能量的变化规律进行了重点探讨。结果表明,增加点火能量能提高粉尘云爆炸能量和燃烧速率,低挥发性粉尘爆炸行为受点火能量的影响更显著。低挥发性粉尘在低质量浓度下无法被低点火能量充分引燃,爆炸不良效应显著;随着粉尘质量浓度的增加,爆炸不良效应不断减弱直至消失。低挥发性粉尘爆炸下限随点火能量增加急剧下降,而高挥发性粉尘爆炸下限受点火能量影响较小。惰性介质抑爆效力随点火能量增加而下降。建议采用5～10 kJ点火能量考察低挥发性粉尘爆炸下限及惰性介质对粉尘爆炸的抑制效力。研究结果有助于理解粉尘爆炸规律、完善测试方法和安全设计。

石松子粉最小点火能试验研究

采用1.2 L哈特曼管最小点火能测试装置,研究了中位径为32μm的石松子粉的最小点火能量随粉尘浓度、点火延时以及喷粉压力之间的变化规律。试验结果表明:在环境温度为(25±5)℃,环境湿度为30%±5%的条件下,石松子粉的最佳着火浓度750 g/m3,最佳点火延时为90 ms,最佳喷粉压力为0.8 MPa,此时石松子粉的最小点火能达到极小值。在相同的实验条件下有电感的点火方式比无电感的点火方式所需的能量要小。在有电感存在的情况下,石松子粉的最小点火能为10 mJ;在无电感存在的情况下,石松子粉的最小点火能为15 mJ,说明石松子粉对电火花较敏感。

敏感条件对粉尘云最小点火能的影响规律分析

为使粉尘云最小点火能实验测量更准确,从多个方面分析影响最小点火能的测量因素,并根据粉尘云状态、粉尘颗粒固有性质、点火电路等几个方面对影响粉尘云最小点火能的因素,即敏感条件进行了分类。在实验测量中,具体归纳为:粉尘浓度、粉尘湿度、粉尘粒度及其分布、粉尘挥发份含量、粉尘温度(环境温度)、粉尘云的湍流度、粉尘分散质量、粉尘云初始压力、环境氧浓度、电极材料、电极直径和电极末端曲率、电极间距、电火花持续时间、点火延迟时间、电火花能量密度、火花触发电路、可燃气体影响、实验次数等18个影响因素。重点分析了敏感条件对最小点火能的影响规律,从粉尘云点火机理和过程出发,着重分析一些敏感条件对最小点火能影响的内在原因和实质。

最小点火能的影响因素及计算误差分析研究

对可燃气体 (液体蒸气 )、可燃粉尘的最小点火能测试中的影响因素进行了分析总结 ,并结合实验分析了求得最小点火能精确值所需要的环境条件和设备设施条件———敏感条件 ;分析了敏感条件下运用常规测试方法和常规计算公式中存在较大误差的原因 ,进而提出了相对准确合理的测试方法及计算公式———直接积分法及拟合近似积分法 ,从而大大降低了误差度 ,获得了比较符合实际的数据。

液化石油气点火能试验及爆炸火焰传播分析

为研究液化石油气体积分数与点火能的关系以及爆炸火焰的传播过程,在实验室应用特制的爆炸试验装置,采用调节点火能和液化石油气体积分数的方法,进行一系列爆炸试验,并使用高速摄像机记录爆炸的动态过程。试验结果表明,当液化石油气的试验爆炸体积分数在5%～9%时,其体积分数与点火能之间呈现比较平缓的变化关系,而当其体积分数小于5%或大于9%时,体积分数的稍微变化,其点火能将发生显著的变化。爆炸过程图像分析显示,在爆炸初期,火焰阵面的微分加速起主导作用。随着火焰从点火源位置向四周扩散,光滑的层流火焰开始逐步"湍流化",火焰阵面出现皱折,燃烧面积增加,火焰传播速度逐渐上升直至最大值。在整个过程中,火焰阵面出现非稳定的加速。

粉尘云最小点火能测试方法的比较与分析

在1 2L哈特曼管、20L球、振动筛落管3种粉尘云最小点火能测试装置上对随时间和空间变化并对最小点火能测量有重要影响的湍流度、粉尘浓度和粉尘分散质量进行了定量测量和比较·在上述3种装置上借助最小点火能测试仪对粉尘云最小点火能进行了测量和比较,对影响最小点火能测量的因素进行了分析讨论·分析与测量表明:粉尘分散方法以及粉尘初始湍流度的大小对粉尘分散度影响很大;气流携带法(20L球)对粉尘的分散最好,堆积法(1 2L哈特曼管)次之,自由下降法(振动筛落管)最差·因此,振动筛落管不适宜作为最小点火能测试装置·

点火能量对脉冲爆震发动机性能的影响

针对以汽油-空气为推进剂的吸气式脉冲爆震发动机,研究了点火能量及工作频率对发动机点火-起爆时间和发动机推进性能的影响。结果显示,随着点火能量的提高,点火-起爆时间逐渐减小,脉冲爆震发动机平均推力逐渐增加。随着发动机工作频率的提高,点火-起爆时间也逐渐减小,发动机稳定工作的最佳油气当量比减小,发动机平均推力接近线性增加;但是点火能量对发动机点火-起爆时间的影响随着工作频率的提高而有所降低。

钛粉尘云最小点火能及抑制技术研究

为评价钛粉着火燃烧危险性,采用1.2L哈特曼管测试装置研究了喷粉压力、钛粉浓度、粒径及惰性粉体SiO2对钛粉尘云最小点火能的影响。结果表明:最佳喷粉压力为0.8 MPa,此时最有利于钛粉着火燃烧;钛粉尘云的最小点火能随钛粉浓度的增大先减小后增大,存在最敏感质量浓度,即1.2kg/m3,此时钛粉尘云的最小点火能最小;钛粉尘云的最小点火能随钛粉粒径的增大而增大;惰性粉体SiO2能有效抑制钛粉的着火燃烧,SiO2的含量越高对钛粉尘云最小点火能的抑制效果越显著,完全抑制质量分数为77%。

不同条件下6-APA粉体爆炸最小点火能测试研究

6氨基青霉烷酸(6-APA)是生产阿莫西林的重要中间体,在生产过程的离心机分离及干燥等环节存在粉体燃烧爆炸的危险。利用Hartmann管式粉尘最小点火能测试装置,研究6-APA干粉状态及丙酮存在环境粉体最小点火能变化规律。实验结果表明,6-APA粉体在分散质量为0.6g时,最小点火能为14m J,参照VDI2263的规定,属于一般着火敏感性粉尘。向粉体中加入丙酮溶剂模拟实际生产环境,实验结果显示粉尘云最小点火能下降明显,且混合物着火能力增强。质量为1g的6-APA粉体与0.5m L丙酮溶剂配比条件下,混合物分散质量为0.6g时,最小点火能为6m J,在此环境中混合粉体属于特别着火敏感性粉尘。实验结果阐明了6-APA在丙酮存在环境条件下混合粉体燃烧的爆炸危险性,为采取相应的爆炸防护措施提供了实验依据。

点火能量对天然气空气预混合气层流燃烧的影响

通过改变点火线圈的充电时间,研究了充电时间与天然气空气预混合气点火能量、预混层流燃烧速度及压力和放热率等燃烧特性参数之间的关系.结果表明:点火能量随充电时间的增加而增大,当充电时间增加到6ms时,点火能量的增加趋势减缓;点火能量能会影响火核的形成和初期火焰的发展,当火核半径发展到8mm时,火焰传播速度不受影响;压力峰值随点火能量的增加逐渐增大且峰值位置提前,当充电时间由2ms增加到8ms时,最大压力峰值增加了3.8%,峰值提前8.6ms出现,火焰发展期和快速燃烧期分别缩短了5.2ms和1.7ms.

在三种最小点火能测试装置上对粉尘分散质量的测量

对1 2L哈特曼管、20L球形装置和振动筛落管上粉尘分散质量,采用特殊的取样装置与显微摄像相结合的方法进行了测量比较·结果表明:粉尘分散质量在20L球形装置上分散的最好,在哈特曼管上次之,在振动筛落管上粉尘分散的最差·在振动筛落管上很多粉尘粒子在降落过程中并没有真正分开,而是多个粉尘粒子结成一团·因此,振动筛落管不适宜作为粉尘爆炸特性参数最小点火能的测试装置·