T型分支管道对油气爆炸强度的影响

为了研究T型分支结构对管道内油气混合物爆炸强度的影响规律,测试了不同初始体积分数条件下直管和具有T型分支管中爆炸波超压值,并利用有机玻璃透明管道对火焰传播规律进行了可视化研究。得到以下结论:(1)T型分支管道对油气爆炸有强化作用,在油气体积分数为1.2%至1.6%范围内表现最明显;(2)T型分支管道对油气爆炸的强化作用受管道横截面突扩和障碍物扰动以及波的反射、绕射三方面的影响;(3)火焰经过分支管道时,火焰阵面发生极大的扭曲,火焰表面积显著增大,燃烧速率增大,增强了热量和活性物质的输运速率,提高了爆炸波的强度;(4)在T型分支管道附近,油气爆炸的压力突变增强,是由压力波反射、绕射引起的温升效应和压力波引起湍流强度增强共同导致。

城镇燃气爆炸强度与初始压力的关系研究

为了探讨城镇燃气的爆炸强度与不同反应初始压力的对应关系,首先根据工程热力学研究定组分混合气体的基本方法及阿马格分体积定律将城镇燃气简化为含碳、氢、氧、氮的单一气体,然后依据单一气体的最大爆炸压力及最大压力上升速率的经典计算公式理论推导城镇燃气-空气混合气体的爆炸强度与反应初始压力的关系。结果表明,城镇燃气的最大爆炸压力及最大压力上升速率随初始压力的增加而线性增加,且成正比关系。为了验证理论推导所得结果的正确性,以城镇燃气(体积分数10%)-空气混合气体作为研究对象,利用传统的爆炸特性参数测试系统,通过逐渐提高初始压力的方法实测了该混合气体的爆炸强度。实测结果与理论分析结果基本吻合,即城镇燃气的爆炸强度与反应的初始压力呈线性关系,其爆炸强度随反应初始压力的增加而线性增大。

球形容器与管道内甲烷-空气混合物爆炸强度的尺寸效应

通过实验和理论分析,从球形容器内径、单个球形容器接管长度和连通容器连通管道长度变化3个方面,研究了球形容器与管道内甲烷-空气混合物爆炸强度的尺寸效应。研究表明:单个球形容器接管后,球形容器中最大爆炸压力和最大压力上升速率均随接管长度的增加逐渐减小,而小球接管时的管道末端气体最大爆炸压力和最大压力上升速率随连接管道长度的增加逐渐增加;在连通器结构中,传爆容器中最大爆炸压力和最大压力上升速率随连通管道长度的增加呈线性关系增加。研究结果揭示了尺寸效应对气体爆炸强度的影响规律,为球形容器与管道泄爆安全设计提供依据和重要参考。

初始温度对城镇燃气爆炸强度的影响研究

为了探讨城镇燃气爆炸强度与反应初始温度的对应关系,根据工程热力学研究定组分混合气体的基本方法以及阿马格分体积定律将城镇燃气简化为含碳、氢、氧、氮的单一气体,简化其热化学反应方程式及反应终态温度的求解办法。在此基础上采用经典的气体爆炸强度公式计算不同反应初始温度下城镇燃气(体积分数10%)-空气混合气体理论上的最大爆炸压力和最大压力上升速率。结果表明,城镇燃气的最大爆炸压力及最大压力上升速率随初始温度的提高而线性减小,近似成反比例关系。为了验证理论计算所得结论的正确性,采用经典爆炸特性参数测试系统实测了该混合气体对应初始温度下的爆炸强度。实测结果与理论计算结果所得结论基本吻合,且最大爆炸压力的理论值与实测值最大误差为13.95%,最大爆炸压力上升速率的理论值与实测值最大误差为14.52%,满足工程应用(最大误差不超过20%)的需要。该理论计算方法可以近似估算不同初始温度下城镇燃气-空气混合气体的爆炸强度。在爆炸极限范围内城镇燃气的爆炸强度随反应初始温度的增加而线性减少,二者近似成反比例关系。

平板形障碍物对气云爆炸强度影响的实验研究

以乙炔 -空气为介质实验研究了平板形障碍物对可燃气云爆燃强度的影响 ,运用曲线拟合方法获得了弱点火条件下气云爆燃时平板形障碍物上的压力分布与气云初始半径、平板离开爆源中心的距离之间的关系式 ,为气云爆炸的缩放研究提供了基础 .讨论了平板形障碍物对气云爆燃强度的影响 .

甲烷/石松子两相混合体系爆炸强度参数

基于改进的20 L球形粉尘爆炸装置,在相同初始条件下分别测量了甲烷、石松子粉尘和甲烷/石松子两相混合体系的爆炸压力、爆炸压力上升速率和爆炸指数等参数,系统研究了甲烷/石松子粉尘两相混合体系爆炸特性变化规律。结果表明:甲烷的添加能显著提高低质量浓度石松子粉尘爆炸压力而降低高质量浓度石松子粉尘爆炸压力;甲烷对石松子粉尘最大爆炸压力没有显著影响,但能显著提高石松子粉尘最大爆炸压力上升速率。甲烷/石松子粉尘混合体系爆炸指数高于单相石松子粉尘爆炸指数,但甲烷/石松子粉尘混合体系和单相石松子粉尘爆炸指数均低于单相甲烷爆炸指数。工业生产过程中应避免粉尘混入可燃气体以降低粉尘爆炸危险性。

预测开敞空间蒸气云爆炸强度的CFD模型综述

从气体爆炸过程的控制方程出发 ,介绍了几种典型的预测开敞空间蒸气云爆炸 (UVCEs)强度的 CFD模型 ,讨论了它们的异同点 ,评述了它们在实际应用中的优越性和局限性 ,并分析了发展趋势。

纤维板生产线木粉爆炸强度影响因素研究

采用正交试验法研究木粉种类、粒径分布、粉尘浓度和点火延时对木粉爆炸强度(最大爆炸压力、最大压力上升速率和达到最大爆炸压力的时间)的影响。结果表明:木粉种类、粒径分布、粉尘浓度和点火延时对木粉最大爆炸压力存在高度显著性影响,木粉粒径分布对木粉最大爆炸压力的影响程度最大;粒径分布和点火延时对木粉最大爆炸压力上升速率存在高度显著性影响,点火延时对木粉最大爆炸压力上升速率和达到最大爆炸压力的时间的影响程度最大。对于木粉达到最大爆炸压力的时间而言,仅点火延时存在高度显著性影响。此外,4种影响因素之间的交互关系对木粉最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率的影响较小。

氢气比例和点火能量对CH4-H2混合气体爆炸强度影响的实验研究

在20 L标准球形爆炸罐内开展了当量比为1的甲烷-氢气-空气混合气体爆炸实验,通过改变点火能量和氢气体积分数,探讨点火能量和气体比例对其爆炸压力和爆炸强度的影响。研究发现:氢气比例越高,爆炸冲击波传播速度越快,点火能对冲击波传播速度的影响相对较小;点火能量的提高对峰值超压有增强作用,氢气比例低时,此增强作用较显著,氢气比例高时,此增强作用较弱;点火能量对爆炸强度指数KG的影响较小,而氢气比例对爆炸强度指数KG的影响十分明显,氢气比例低于50%时,氢气比例的增加对爆炸强度的增强作用较弱,氢气比例高于50%时,氢气的增加对爆炸强度的激励作用急剧增强。另外发现,相同当量比条件下,氢气的爆炸强度指数近似为甲烷爆炸强度指数的10倍。

密闭空间内可燃液体蒸气爆炸强度研究

采用20 L球燃爆实验装置,研究分析了油气浓度、点燃延迟时间的变化对油气环境的爆炸影响因素及变化规律。研究表明,随着油气浓度的增加,油气最大爆炸压力呈现先上升后下降的趋势,点燃延时影响油气-空气混合物爆炸强度,超过一定时间后爆炸猛烈程度降低。

粉尘爆炸强度分级方法存在问题分析

介绍了目前国际上粉尘爆炸强度分级方法及分级判据 ,并对其存在的问题进行了分析 。

不同瓦斯爆炸强度作用下管道壁面冲击破坏特征数值模拟

为了获取管道壁面在瓦斯爆炸冲击作用下的破坏特性,利用LS-DYNA建立了管道内瓦斯爆炸物理模型和数学模型,模拟了管道内不同爆炸强度的瓦斯爆炸冲击破坏特性,模拟结果表明:在瓦斯爆炸瞬间,爆炸冲击波直接加载在管道壁面及封闭端,封闭端隅角处冲击波汇聚叠加,致使管道封闭端发生膨胀变形。随着瓦斯爆炸的进行,封闭端区域内出现了负压区,空气回流压缩,冲击波都汇聚在“Z”型槽里,此时管道壁面变薄,出现了“阶梯式”破坏特征。随着瓦斯爆炸强度的增加,爆炸冲击波荷载超过了材料的屈服强度,管道封闭端与内壁面结合隅角部位,内壁面沿管道出现了“Z”型破坏。随着爆炸荷载的持续加载,壁面最终出现了“阶梯式”的破坏和张开型的扩展现象。

微米/纳米PMMA粉尘爆炸抑制过程中压力特性与热化学动力学的相关性

为了揭示微米/纳米PMMA (polymethyl methacrylate)粉尘爆炸的抑制机理,利用同步热分析仪和20 L爆炸试验装置,对微米/纳米PMMA粉尘在抑爆粉剂NaHCO3干预下的热解动力学特性和爆炸特性展开了实验研究,分析了惰化爆炸混合体系的爆炸压力特性参数与热化学动力学参数的相关性,并探讨了基于热化学动力学的粉尘爆炸抑制机理。结果表明:NaHCO3通过物理化学协同抑制作用影响了微米/纳米PMMA粉尘的热解及氧化进程,提高了爆炸混合体系的活化能,减弱了爆炸强度;且抑爆剂粒度越小、添加比例越大,爆炸混合体系的表观活化能越大;与最大爆炸压力相比较,最大爆炸压力上升速率对爆炸体系活化能的敏感度较高,而纳米PMMA粉尘对爆炸混合体系活化能的敏感度大于微米PMMA粉尘,抑爆效果也更显著。

爆炸冲击波强度对液-气界面稳定性影响分析

该文根据Taylor稳定性理论,对不可压缩柱面流体界面的运动变化规律进行了理论探讨,在此基础上分析了爆炸冲击波强度对液-气界面的稳定性的影响,并用实验结果对理论分析进行了验证。

瓦斯爆炸起爆强度对巷道壁面冲击破坏的影响

矿井瓦斯爆炸会对巷道产生严重破坏,然而在分析巷道瓦斯爆炸热冲击破坏时,不同爆炸强度时的巷道壁面破坏特征分析较少。针对现有研究的不足,本研究利用LS-DYNA建立了巷道瓦斯爆炸物理数学模型,设置的爆炸能量分别为基本模型瓦斯爆炸能量的2,4,6,8,10,15,30倍,模拟了不同爆炸强度的瓦斯爆炸热冲击对瓦斯爆炸巷道壁面破坏特性的影响,并从超压变化、速度变化、位移变化和应力变化四个方面进行分析。研究结果表明:随着爆炸强度的增加,壁面超压增大,封闭端受到的超压载荷越强,封闭端壁面损伤破坏也越严重。随着瓦斯爆炸强度的增加,壁面测点最大位移不断增大。研究成果将为煤矿瓦斯爆炸灾害防治和瓦斯爆炸事故调查提供理论依据和技术指导,对丰富和完善瓦斯爆炸理论也将起到积极的促进作用。

密闭空间煤粉的爆炸特性

利用ISO6184/1和IEC推荐的20L球型爆炸测试装置,对4种规格的煤粉进行了系统的粉尘爆炸实验,探讨了煤粉的爆炸规律。得到了样品的爆炸下限浓度、最大爆炸压力,最大爆炸压力上升速率变化规律;分析了浓度、粒径、点火能量对煤粉爆炸猛烈度的影响。结果表明,粒径越小的煤粉,爆炸下限越小,而且在指定浓度下爆炸越猛烈。随着浓度的增大,最大爆炸压力和上升速率先增后减。样品3,峰值爆炸压力对应的浓度为400～1000g/m3,爆炸压力最大值为0.54MPa;点火头能量的增大在一定程度上促使反应更充分,从而爆炸强度更强。由于煤粉组成的特点,实验数据一定程度上说明了爆炸过程中气相燃烧的重要作用。

不同管长条件下连通容器预混气体的爆炸

通过两个球形容器与管道的连接组合,改变管道长度,进行连通容器预混气体爆炸实验.旨在获得连通容器的爆炸压力发展历史和连通管道内的火焰传播速率,进而分析管道长度、火焰传播方向、不同点火位置对连通容器爆炸压力和最大压力上升速率、火焰传播速率的影响.实验结果表明,随着连接管道长度的增加,传爆容器的爆炸压力和最大压力上升速率增加;当传爆容器为小容器时,增加更为明显,压力振荡更为剧烈;起爆容器的爆炸压力随管长的增加变化不大;火焰从起爆容器传播到传爆容器经历了一段不断加速、但加速度不断减小的过程;管径一定时,起爆容器越大,火焰进入管道的初速度越大,传爆容器越小,火焰传播受到的阻滞作用越强,火焰到达传爆容器的速度越小.

乙烯/聚乙烯两相体系爆炸特性

基于改进的20 L球形爆炸装置,实验测量了乙烯/聚乙烯两相体系爆炸特性参数,系统地分析了两相体系爆炸下限和爆炸强度变化规律,并对比分析了乙烯、聚乙烯和乙烯/聚乙烯3种体系爆炸强度之间的关系。结果表明:乙烯诱导聚乙烯最小爆炸浓度显著降低,低于爆炸下限的乙烯气体与低于最小爆炸浓度的聚乙烯混合后仍具有爆炸危险性。向不同浓度的聚乙烯粉尘中添加乙烯后,爆炸压力pex和压力上升速率(dp/dt)ex均显著提高,但增幅随粉尘浓度的增大而减小。乙烯/聚乙烯两相体系最大爆炸压力pmax和爆炸指数Kst均随乙烯浓度的增大而增大,但不同乙烯浓度下的两相体系最大爆炸压力pmax和爆炸指数Kst均大于单相聚乙烯粉尘,小于单相乙烯气体。

磁场对瓦斯爆炸及其传播的影响

为了弄清煤矿井下巷道中变电站、大型机电设备等产生较强的磁场对瓦斯爆炸的影响机理和影响程度,实验研究了外加磁场对瓦斯爆炸过程中爆炸应力波和火焰传播速度的影响,并从磁场影响瓦斯爆炸及其传播的传质、传热、反应过程等进行了理论分析。研究结果表明:外加磁场能增加瓦斯爆炸强度和火焰传播速度以及增大压力波超压峰值和火焰传播速度峰值,并且随着磁场强度的增大,磁场效应对瓦斯爆炸的作用增强。外加磁场能增大瓦斯爆炸反应及其传播过程的传质作用、传热作用、对流作用、反应物的扩散系数和改变反应系统的熵,以致增大湍流,增大火焰燃烧速率、加快火焰传播速度、释放更多的能量并增强爆炸波能量,从而促进瓦斯爆炸及其传播。

甲烷-空气的二次爆炸流场实验研究

为了揭示二次爆炸的产生机制及其影响因素,采用带导管的柱形泄爆装置对向空气中泄爆的过程进行了实验。实验获得了在不同泄爆条件下清晰的时序阴影照片和外流场测点的压力历程。根据实验结果分析了二次爆炸的产生条件,并详细讨论了二次爆炸影响因素在不同泄爆条件的变化,从而分析和解释了二次爆炸强度在相应泄爆条件下的变化规律。