Electric ignition energy evaluation and the energy distribution structure of energy released in electrostatic discharge process

Ignition energy is one of tbe important parameters of flammable materials, and evaluating ignition energy precisely is essential to the safety of process industry and combustion science and technology. By using electric spark discharge test system, a series of electric spark discharge experiments were conducted with the capacitor-stored energy in the range of 10 J, 100 J, and 1000 J, respectively. The evaluation method for energy consumed by electric spark, wire, and switch during capacitor discharge process has been studied respectively. The resistance of wire, switch, and plasma between electrodes has been evaluated by different methods and an optimized evaluation method has been obtained. The electric energy consumed by wire, electric switch, and electric spark-induced plasma between electrodes were obtained and the energy structure of capacitor-released energy was analyzed. The dynamic process and the characteristic parameters （the maximum power, duration of discharge process） of electric spark discharge process have been analyzed. Experimental results showed that, electric spark-consumed energy only accounts for 8%-14% of the capacitor-released energy. With the increase of capacitor-released energy, the duration of discharge process becomes longer, and the energy of plasma accounts for more in the capacitor-released energy. The power of electric spark varies with time as a damped sinusoids function and the period and the maximum value increase with the capacitor-released energy.

不同电激励方式对桥带电点火器的性能影响

为解决恒流发火在多点点火时的电源功耗和线缆能量损耗等问题,提出了采用电容放电激励方式起爆桥带电点火器,开展电容放电激励下桥带换能元的伏安特性、能量转换特性研究,并对比电容放电及恒流两种激励方式下桥带换能元的作用特性及桥带电点火器的输出特性。研究表明:采用电容放电激励起爆桥带换能元时,电容容值和充电电压的增加对桥带换能元的放电电压和电流峰值、断桥时间、能量利用率影响较大,达到桥带起爆的有效能量均为0.17J;采用电容放电激励方式时,桥带出现电爆炸现象,而采用恒流激励时桥带出现电热现象,两种不同电激励下双桥之间能量加载互不干扰;相比电容放电激励方式,采用恒流激励起爆电点火器时的建压时间、峰值压力及峰值时间均较大。

探针结构对Ti/CuO微波点火延迟时间的影响

为了研究探针结构对微波点火性能的影响,使用4种探针对Ti/CuO点火药的微波点火延迟时间进行了测试,并通过模拟对探针结构进行优化,获得了探针参数(长度、包覆层厚度、尖端锥度和镀层厚度)对电场强度的影响规律。结果表明,探针针尖处的电场强度显著影响点火延迟时间,在2.45 GHz、50 W微波作用下,探针1、2、3、4最大电场分别为1800、190、34和53 kV/m,Ti/CuO的点火延迟时间分别为222.6、660.5、949.1和921.3 ms;在2.45 GHz、1 W微波作用下,当探针长度为26 mm、PTFE包覆层长度为8 mm、厚度为0.75 mm、针尖锥度为0.243和金镀层厚度为5μm时,能够将电场强度从原来的约10 kV/m提升到约1000 kV/m,并且电场分布集中于尖端。

不同组份下硝酸羟胺基液体推进剂电点火及稳定燃烧

为避免硝酸羟胺(HAN)基液体推进剂传统催化点火的延迟时间长、催化剂失活等缺点,同时充分发挥HAN基液体推进剂高能量密度、高比冲等优点,设计并搭建了HAN基液体推进剂静置状态和流动状态下电点火实验系统。制备了4种新型高能HAN基液体推进剂,并开展了静置状态和流动状态下电点火及稳定燃烧实验研究,对比了不同组份下HAN基液体推进剂点火及稳定燃烧的影响。甲醇的添加抑制了推进剂的活性,推进剂分解过程变得缓慢且没有观察到持续稳定燃烧的火焰。掺混15%乙腈的推进剂在火焰高度和点火延迟时间等方面都表现出优异性能,流动状态下在关闭加载电压后能通过自分解维持火焰的燃烧。

压缩空气点火的无电烟火泵浦激光技术

为了解决传统固体烟火泵浦激光器点火效率低和电能依赖的问题,根据绝热压缩原理,设计使用了完全无电的压缩空气点燃烟火药泵浦Nd:YAG激光介质,提高了点火同步性和烟火药燃烧效率,实现了激光输出阈值药剂量10 mg,使用30 mg KClO4/Zr药剂,获得了30.2 mJ的激光能量,脉冲宽度10 ms,为小型无电高能激光器提供了一条新的实现路径。

贴膜式Ni-Cr换能元设计及性能研究

通过热压工艺将5μm的Ni-Cr薄膜附着在聚酰亚胺薄膜上制备了贴膜式Ni-Cr薄膜,采用激光刻蚀加工工艺制备了贴膜式Ni-Cr换能元电桥,仿真优化设计了蝶形、S形换能元电桥,并开展了2种形状电桥的贴膜式Ni-Cr换能元的伏安特性、最大不熔断电流、50 ms脉冲恒流电爆特性以及发火特性试验研究。研究结果表明:桥区长度为3 mm的换能元电桥在1 A 5 min恒流激励后桥区温度最低;贴膜式Ni-Cr换能元在33μF电容放电时,随着充电电压的升高断桥时间缩短,蝶形和S形未发生断桥的电压分别为16,20 V;蝶形和S形换能元在5 min恒流脉冲输入下的最大不熔断电流分别为1.3,1.2 A;在50 ms脉冲恒流电爆时,随着施加电流幅度的不断增加,其工作电压也不断增高,其断桥时间越来越短,S形换能元和蝶形换能元分别在2.4,2.3 A时电桥未发生爆炸;33μF、28 V电容放电下贴膜式Ni-Cr换能元可以点燃斯蒂芬酸铅,并正常发火。

煤炭地下气化电点火器设计及模拟点火实验研究

煤炭地下气化点火阶段目的是利用点火器引燃点火材料燃烧产生高温并引燃煤层,为下一步地下气化炉注气燃烧气化创造条件,是煤炭地下气化工程的关键步骤之一。本文采用电点火器对以煤炭和木柴为主的燃料进行点燃,明晰电点火器及点火材料点燃过程中升温规律,揭示点火材料的燃烧过程规律。结果表明:本文设计了3根长度750 mm的φ12U型电加热管,工作功率为3000 W;以木柴和煤炭为点火材料时,加热至220℃煤样底部木柴开始燃烧;当加热20 min左右,温度达到500℃,此时热能主要来自于点火材料燃烧所产生的热量,表明点火成功;实验过程中点火材料的最高温度可达到879℃。本文设计U型电加热管在较短时间内引燃点火材料,为有井式煤炭地下气化点火过程提供有效的科学指导。

矿用压入式对旋轴流通风机点燃源评定

重点分析煤矿用压入式对旋风机工作环境和机械运动特点,对可能存在的非电点燃源进行评估并提出适宜的抑制措施,使通风机整机满足所在环境非电防爆的要求。

某电点火具开路电阻故障问题研究与改进

针对某电点火具发火作用后开路电阻过低的问题,分析了电点火具发火部件的桥丝熔断状态、药剂燃烧产物残渣种类以及输出部件的药剂燃烧产物残渣回窜情况,确定开路电阻故障是由于输出部件的药剂燃烧产物残渣反向回窜至发火部件而导致的,提出在发火部件和输出部件之间增设“双爪式”弹簧挡片,以及在延期输出部件内增设微孔加强帽和密封点火药的改进措施。高低常温环境下的发火试验以及随弹联试结果表明:改进后电点火具的开路电阻能够满足不小于500Ω的指标要求。

电动汽车火灾事故分析及防控对策探究

通过对电动汽车火灾事故进行统计分析,阐释了电动汽车火灾事故的发生机理,基于引发火灾事故的电池内部短路、电池外部短路、电池过充电或过放电3大因素,结合其蔓延快、危险大、灭火难、易复燃的特点,从电动汽车的生产、销售、使用、维护、回收5个环节提出了相应的防控措施,以期为电动汽车的安全防控与消防救援提供参考。

无人机高光谱设备在化工爆炸风险巡检中的应用

无人机应用领域逐渐扩展,但仍然面临着很多挑战。在“十三五”期间,化工爆炸事故经济损失就占到了全国财政收入的近1%。实践中发现,气体泄漏与电气引燃是工业爆炸事故的主要原因,传统检测方法存在三大挑战:人眼不可见、识别精度低、预警速度慢。文章采用电气故障点的特征气体组分分析法和光谱视觉融合技术,通过无人机搭载光谱设备建立爆燃风险全因素监测方案,一台设备可同时完成电气引燃和气体泄漏的风险检测,并覆盖数百台传统点式传感器的监测区域,可有效识别气体泄漏的潜在风险并预警电气引燃的安全隐患,提高了工业生产的安全性和可靠性,扩展了无人机在化工安全行业的应用。

CESSNA172R飞机发动机点火系统多发性故障浅析

CESSNA 172R飞机是某飞行航校的飞行训练主力机型之一,机队规模近二百架。CESSNA172R飞机使用的是Lycoming公司IO-360-L2A发动机,做为航空活塞发动机的重要系统,点火系统的可靠性对于飞行安全起着关键和重要作用。本文通过点火系统的组成,原理以及多发性故障的分析和探究,以期对降低点火系统的故障率和保障飞行安全和可靠性有所助益。

电气线路故障火灾事故调查疑难点解析

为提升电气线路故障火灾事故调查工作质量,以电气线路火灾调查勘验疑难点和一起典型电气火灾案例,辨析起火点与故障点的关联、一次短路痕迹特征与一次短路定性问题、剩磁测定与应用等问题,总结梳理电气线路故障火灾事故现场勘验的思路和方法,对电气线路火灾调查、电气痕迹鉴定、火灾防控工作提出合理化建议。

某钢铁厂2×318 m^(2)烧结机低碳减排技术方案与应用

介绍了某钢铁厂2×318 m^(2)烧结机低碳减排技术方案,采用了富氧协同热风点火技术、烟气内循环协同热风烧结技术、大烟道合理取热技术和汽电双拖变频反发电技术。通过以上技术方案的实施,高炉煤气消耗量较传统技术降低35.24%;烟气循环比例由15%提高到23%,返矿率降低3%,烧结矿质量提高,减排效果改善。单台烧结机余热回收产出蒸汽量约50 t/h,此部分蒸汽送入汽轮机拖动主抽变频运行,变频反送电单套机组年节电效益约760万元,较传统汽电双拖技术节电42.96%,节能效果显著。

HAN基绿色推进剂点火技术研究进展

针对HAN基绿色推进剂普遍存在点火困难的问题,总结了国内外HAN基绿色推进剂点火技术的研究和应用情况。HAN基液体推进剂的点火方式主要包括催化分解点火、电火花点火、无弧点火、电解点火和激光点火。HAN基凝胶推进剂仍采用传统烟火药方式,难以实现点火。HAN基固体推进剂采用电极电解点火方式,在电压的控制下实现了点火、燃烧和熄火可控。分析认为,采用电解方式能够显著提高HAN推进剂的点火效率,是HAN基推进剂点火技术的发展方向。

石油罐区点火源引燃特征及防控策略研究

对导致石油罐区火灾的点火源进行统计分析,识别典型点火源及引燃物质类别,重点分析静电、雷电、明火、热表面等点火源的引燃特性。从能量、存在部位、引发条件、引燃概率等方面对罐区典型点火源的引燃特性进行定量表征。以实例分析评估了某石油罐区点火源的引燃能力,在此基础上提出针对性的点火源防控策略,降低罐区火灾爆炸事故的发生频率。

电控固体推进剂点火技术研究

采用一种层状电极式点火装置,分别研究了电极材料、电极形状和电极极性对电控固体推进剂点火过程的影响。试验结果表明,电极材料、推进剂端面电流密度和电极极性是影响电控固体推进剂点火过程的重要因素,当推进剂两端面电流密度相同时,采用不同材料的电极优先点火顺序依次为钛、铝、石墨、铜。当两端电极材料相同时,ESP始终在电流密度较大的一端点火,且电流密度越大,点火效果越好,临界点火电压越低;当两电极与药柱端面的接触面积比为1∶1和0.64∶1时,ESP优先在正极端点火;但当两电极与药柱端面的接触面积比为0.16∶1时,ESP在电流密度较大的一端点火。电控固体推进剂能通过电压控制实现多次点火、熄火循环。

直流航空等离子体点火器射流特性分析

为研究航空等离子体点火器的射流特性,对自行设计的直流航空等离子体点火器进行射流特性实验,其中等离子体电源直流输出电压保持24 V不变,以排除电压的影响。采用光谱仪测量了氩气等离子体射流在点火器出口的发射光谱,利用玻尔兹曼曲线斜率法计算了射流的电子温度,并通过电离平衡方程计算了射流气体温度,测得了点火器出口射流的长度、电子温度和射流温度随弧电流以及体积流量qV的变化规律,为等离子体点火在航空发动机燃烧室中应用奠定技术基础。实验表明:弧电流随着qV的增大而减小;出口射流长度随弧电流的增大而增大,并且随qV的增大而先增大后减小;出口电子温度、射流温度随弧电流的增大而升高,随qV的增大而降低。另外讨论了在航空等离子体电弧射流中是否可以使用电子温度来代替射流气体温度。

液体推进剂液滴电点火特性的实验研究

为了研究HAN基液体推进剂电点火特性,设计了液体推进剂液滴低压电加热点火模拟试验装置,利用高速录像系统,观测了HAN基液体推进剂LP1846单滴在不同电加热速率下的点火特性,结果表明,LP1846液滴在通电时主要经历四个特征过程,即:蒸发过程、周期性膨胀收缩过程、热分解过程和着火燃烧过程,且在膨胀收缩过程中伴有微爆现象发生。电压加载速率从80 V.s-1增大到140 V.s-1过程中,液滴着火延迟期从0.82 s变为0.62 s,呈线性缩短,且着火时火焰越明亮。

基于圆柱形谐振腔的微波点火方法

微波点火是一种具有发展前景的点火方式,然而目前的微波点火方法大多采用1/4同轴谐振腔作为点火装置,点火效果较差。为改进这种微波点火方法,对圆柱形微波谐振腔展开研究,提出了基于圆柱形谐振腔的微波点火方法。圆柱形谐振腔主要有TE_(111)和TM_(010)这2种谐振模式。通过理论分析和仿真模拟,分别设计了基于2种谐振模式的试验装置。得到结果如下:利用基于TE_(111)谐振模式的试验装置成功实现了点火,但是工作气压较低,只有0.012 MPa;而利用基于TM_(010)谐振模式的试验装置可实现1MPa下的稳定点火,这种点火方式可以提高点火可靠性、拓宽稀薄燃烧的极限。此外,还通过在TM_(010)谐振腔内部增加多个金属尖端的方式实现了多点点火。与火花塞点火相比,微波点火方法可以加快燃烧速度、提高热效率,使其到达压力峰值的时间缩短15%,同时可以提高5%的峰值压力。