基于PDF模型的镁铝合金粉尘燃烧特性试验及仿真研究

为了深入研究镁铝合金粉尘非预混燃烧特性,在传统哈特曼管基础上进行了针对性的优化改进,采用模拟试验与CFD仿真相结合的研究手段,分别从粒径、质量流量和空气湿度3个方面对镁铝合金粉尘的燃烧特性进行了详细的研究。结果表明,80μm、120μm、150μm及270μm镁铝合金粉尘的平均反应温度分别为2 349.8 K、2 253.7 K、2 167.3 K和2 094.7 K。当粉尘质量流量一定时,单一颗粒粒径越大,颗粒与空气接触的比表面积则越小,燃烧反应温度越低;镁铝合金粉尘燃烧分为富氧和贫氧燃烧,粉尘与空气质量流量比45.54∶100为镁铝合金粉尘富氧与贫氧燃烧的临界点,当空气质量流量大于粉尘质量流量10倍时,氧气与镁铝合金粉尘接触时间短,反应温度低于点火温度,不足以支撑燃烧反应进行;当粉尘质量流量大于空气质量流量10倍时,氧气含量过低,同样不足以支撑燃烧反应进行。空气湿度越大,燃烧反应最高温度越低,燃烧反应平均温度会出现先增后降的现象。研究结果可为工业生产、抛光、打磨等工序中的防燃、防爆问题提供参考依据及基础理论。

静电场驱动的镁铝合金粉尘爆炸特性研究

为了揭示静电因素驱动下的镁铝合金粉尘的爆炸特性,基于直流高压发生器和20 L球形爆炸测试装置,搭建了静电环境粉尘爆炸特性测试系统,测定了静电电压为3 kV、6 kV、9 kV与粉尘质量浓度为250 g/m^(3)、500 g/m^(3)、750 g/m^(3)、1000 g/m^(3)耦合条件下镁铝合金粉的爆炸特性。结果表明:静电场的存在主要影响爆炸时间和最大压力上升速率(dp/dt)_(max),对最大爆炸压力无显著影响;在同一质量浓度下,峰值压力时刻t_(max)随电压上升而缩短,如250 g/m^(3)下,静电场电压9 kV时峰值压力时刻t_(max)是压力0时的52.5%;将粉尘云爆炸过程按喷粉时刻、粉尘着火时刻、最大压力上升速率(dp/dt)_(max)时刻、峰值压力时刻t_(max)四个时刻划分为3个阶段(即t_(2)、t_(3)、t_(4)),静电场的存在使t_(2)和t_(3)缩短,对t_(4)则影响较小,整体而言静电场会加速镁铝合金粉尘爆炸过程。该研究可为深入认识静电环境下镁铝合金粉尘的爆炸机理和镁铝合金粉尘爆炸事故防治提供参考。