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。

超细水雾作用下瓦斯的爆炸压力及升压速率

采用三面透明的长方体腔体模拟狭长空间内的瓦斯气体爆炸,研究了不同体积超细水雾对不同体积分数瓦斯气体爆炸的抑制作用.实验中采用GigaView高速摄影获取超细水雾抑制瓦斯爆炸的动态过程,采用两个PCB压力传感器测量超细水雾抑爆过程中腔内两个不同位置的压力变化情况.结果表明,瓦斯气体的爆炸压力、爆炸升压速率以及爆炸波的传播速度均随着超细水雾施加量的增加而明显降低.除爆炸被超细水雾完全抑制的情况外,爆炸波的传播速度可从接近声速下降到150,m/s,爆炸压力可降低78%,说明超细水雾抑制瓦斯爆炸是十分有效的.

压力容器内气体爆炸场景下升压速率研究

压力容器会由于超压失效而引发安全事故,故安全附件的可靠性至关重要。压力容器内爆炸升压速率对爆破片可靠性的影响已引起重视,但在国内研究尚浅且无标准依据,制约了爆破片等安全附件的可靠性设计和评价,并影响装置安全评估。基于过程工艺中压力容器特点、爆炸影响因素和爆炸冲击特性,选取典型爆炸空间和场景,通过专业数值软件FLACS进行模拟,给出压力容器开口和闭口情况下多监测点压力和升压速率的瞬态变化规律。结果表明升压速率远超爆破片标定时升压速率,在压力容器安全附件设计和装置安全评估时,应予以足够的重视。

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。

基于5L爆炸容器RDX粉尘爆炸特性

利用自制5 L柱形爆炸测试装置,研究普通工业粉尘铝粉和RDX粉尘在不同浓度下爆炸压力与压力上升速率的变化规律,并与20 L球形粉尘爆炸测试装置中数据进行对比,分析2种测试装置在粉尘爆炸测试方面的差异。结果表明:5 L柱中测得的炸药粉尘参数相对较小,既减少了实验成本又提高了安全性;不同容积爆炸测试装置对RDX粉尘爆炸压力的影响可以忽略不计,但对RDX粉尘爆炸压力上升速率及铝粉的爆炸特性影响较大;自制5 L柱中采用伞帽式喷头的优化设计较好地提升了装置湍流度,使粉尘分布更加均匀;小容器中化学点火具产生的强预热在火焰锋面到达之前影响粉尘,引起部分反应并形成更活跃的混合物,加速了燃烧过程,对铝粉爆炸特性影响较大。

混流式水轮机导叶两速关闭时的压力和速率上升计算

(一) 引言水电站机组突然甩负荷,自动调速器立即动作,关闭水轮机导叶,此时将发生引水管道内的水压变化和机组转速升高。电站设计中应处理好水轮机的调节保证问题。本文针对两速关闭时的水锤压力和转速变化讨论如下。(二) 水锤压力计算水轮机甩负荷关闭导叶时,由于压力管道内的水流惯性,在导叶前发生压力上升,而在导叶后发生压力下降。

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。

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.

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。

可燃气体爆炸火焰和压力波传播特性的实验研究

对预混可燃气体在圆形管道内的爆炸过程进行了实验研究 ,根据实验结果将超压的变化过程分为 4个阶段 ,将气体燃烧的变化过程分为 3个阶段。得出了计算火焰传播速度的经验公式。随着火焰的传播 ,火焰传播速度不断加快 ,且测点处的火焰传播速度越快、测点距点火处越远 ,燃烧时间就越短。对前驱冲击波与火焰面的相对时间及相对位置关系进行了分析。对爆燃转爆轰过程 (DDT)进行了初步研究 ,观察到此过程中前驱冲击波阵面仍然行进在火焰面的前方 ,但二者的间距在减小。火焰面紧跟在激波前缘的后面 ,二者同速传播 ,超压峰值的位置与火焰面重合。

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。