Effect of particle size of coal dust on explosion pressure

The effect of the particle size of coal dust on explosion pressure and the rising rate of explosion pressure is studied. Three coal dusts from Lingan Coal Mine in Canada and Datong Coal Mine in China are selected to test. The influence of particle size on the maximum explosion pressure P max and maximum pressure rising rate (d p /d t ) max of each coal dust was tested experimentally. The results indicate that with the decrease of particle size of coal dusts, explosion pressure increases on condition of the same concentration. If the concentration of coal dust is different, the maximum explosion pressure appears at the concentration of 500 g/m^3. The smaller the particle size of coal dusts, the larger the rising rate of explosion pressure of coal dust. When the concentration of coal dust is 500 g/m^3, the rising rate of explosion pressure of each coal dust is the maximum.

环境温度对锂离子电池爆炸参数影响

为探究在不同环境温度下锂离子电池触发热失控后的燃爆危险性,利用改进的20-L球装置测试了锂离子电池在不同初始环境温度和加热功率下触发热失控后的爆炸参数,对爆炸后的气体取样并分析气体成分。结果表明,当初始环境温度为25℃时,随着加热功率增加,电池更早发生燃爆,最大压升速率增大,电池质量损失增大,损毁更为严重;当初始环境温度为60℃时,最大压升速率由14.41 MPa/s增加至29.12 MPa/s,表明初始环境温度对爆炸参数的测试结果有显著影响;当初始环境温度为95℃时,最大压升速率基本一致,最大压力略有下降;爆炸后的气体中均存在CO和H2,其体积分数随着初始环境温度的增加而增加,表明锂离子电池热失控产物并未充分燃烧。研究结果有助于更为全面地评估锂离子电池的燃爆危险性,为锂离子电池的安全防护提供数据参考。

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。

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。

能源介质储存容器内部爆炸场景下爆破片动态响应特性

天然气、氢气等储存容器在容器壁面上设置有爆破片安全装置,但国内外研究多关注爆破片静态超压爆破响应,而对储存容器内部爆炸风险场景下爆破片动态响应的关注较少。采用甲烷空气混合物爆炸实验方法,开展了爆破片在动态爆炸超压下的爆破实验,研究了升压速率对爆破片爆破压力的影响。结果表明:动态爆炸超压下爆破片爆破压力高于静态爆破压力。随升压速率的增加,爆破压力增加。定义超压倍数为动态爆破压力与静态爆破压力之比。对正拱开缝型爆破片,当升压速率由2.26 MPa/s增至65.64 MPa/s时,超压倍数由1.18增至2.21;对反拱带槽型爆破片,当升压速率由2.73 MPa/s增至62.05 MPa/s时,超压倍数由1.09增至1.45。反拱带槽爆破片抵抗动态超压的能力强于正拱开缝型爆破片。拟合得到了超压倍数与升压速率的关系式。分析认为,爆破片膜片在承载时的结构变形以及膜片材料的应力应变关系差异,是静态与动态超压下爆破片具有不同响应特性的原因。

损伤对DNAN基熔铸炸药点火后反应增长的影响

为了研究损伤对2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基熔铸炸药点火后反应增长的影响,获取反应增长过程特性参数,对预置了不同损伤的5组样品开展了点火后反应增长的试验研究。采用单色光屏蔽技术屏蔽炸药反应过程中产生的强光干扰;采用高速相机加装单色光透镜观察记录整个反应增长过程,获得炸药反应增长过程的图像演化;采用压力测试系统测量反应容器内压力变化过程,获得反应增长过程压力变化。结果表明,DNAN基熔铸炸药点火后反应增长过程主要包括点火、缓慢反应和快速反应等阶段;试验中样品点火延滞时间随着损伤的增加而减少,受挤压形成1.26%损伤的样品除外;5组样品点火延滞时间均值为1.140ms;缓慢反应持续时间随着损伤程度的增加不断减少直至为0,损伤的出现加速了反应增长的进程;在快速反应阶段,反应持续时间和容器内最大压力均随着损伤程度的增加而减小;最大压力变化率随着损伤程度的增加先变大后减小,但均大于没有损伤的样品;在受高温刺激具有0.44%损伤程度的样品中,最大压力变化率为13.67MPa/ms。

填充比对隔爆腔内瓦斯爆炸的影响

隔爆外壳隔爆腔内的不同填充比在爆炸时产生的最大爆炸压力及最大爆炸压力速率是不同的,为了研究隔爆腔内不同填充比条件下瓦斯爆炸的变化特征,使用隔爆腔尺寸为750mm×750 mm×600 mm的隔爆外壳为试验容器,在腔体2个壁面分别布置有5个压力传感器,分别进行0、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%填充比条件下的试验,得到了隔爆腔内爆炸压力、压力上升速率等特征参数。试验结果表明:在隔爆腔中,空腔状态下的爆炸压力峰值最大,最大值出现在距点火位置最远的PRU压力测点处;随着填充比的增大,最大爆炸压力上升速率也会随之增大。

高压缩比汽油压燃低负荷燃烧优化控制策略试验研究

基于6缸柴油发动机的汽油压燃发动机试验台架,系统研究了喷油策略对采用高压缩比燃烧室的汽油压燃低负荷燃烧和排放特性的影响。结果表明:提高压缩比可有效改善汽油压燃低负荷燃烧稳定性、燃烧效率和指示热效率,同时降低CO和HC排放,但存在最大压力升高率过大的问题。采用两次喷射策略可有效控制最大压力升高率;预喷油量为3 mg、喷射间隔为10°时可将最大压力升高率从1.174 MPa/(°)降低为0.380 MPa/(°),压力循环波动率为0.97%,同时获得较高的指示热效率和较低的排放。采用高压缩比耦合优化喷油策略,可在平均有效压力为0.2 MPa工况下实现高效稳定燃烧,有效改善汽油压燃在低负荷下燃烧稳定性差的问题。

乙醇水溶液蒸气云爆炸特征试验研究

为了探明不同乙醇浓度下乙醇水溶液的爆炸特点变化情况,采用试验测试的方式对5种常见的乙醇水溶液的爆炸特征进行测试。通过FL1000爆炸极限测试装置,分别测试了无水乙醇、乙醇体积分数为75%的酒精溶液(75%乙醇)、乙醇体积分数为60%的酒精溶液(60%乙醇)、乙醇体积分数为75%的混合溶液(75°白酒)以及乙醇体积分数为60%的混合溶液(60°白酒)的爆炸极限、爆炸压力以及爆炸压力上升速率等参数。研究结果表明:75%乙醇、60%乙醇、60°白酒、75°白酒、无水乙醇中可燃气体蒸气云爆炸下限分别为4.727%、5.644%、5.662%、4.657%、3.336%。经过详细的试验分析,当乙醇浓度增加时,白酒蒸气云的爆炸下限也会相应减小。同时得到白酒中乙醇浓度与爆炸下限的拟合公式,为乙醇水溶液爆炸下限的预测提供依据,同时为企业开展乙醇浓度监测报警阈值设计提供指导。

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。

点火延迟时间对铝粉爆炸特性参数的影响

为了研究装置点火延迟时间对不同浓度粉尘爆炸压力和压力上升速率的影响,以铝粉为介质在5L圆柱形爆炸装置中进行系列爆炸实验。结果表明:装置点火延迟时间对铝粉爆炸压力和压力上升速率有十分显著的影响,且存在一个最佳点火延迟时间,此时最大爆炸压力最大;随着铝粉浓度的增加,最佳点火延迟时间先增加后保持不变。最佳点火延迟时间下的最大爆炸压力和最大压力上升速率明显高于点火延迟时间固定为60s时的。相对粉尘不同浓度均采用固定点火延迟时间,不同浓度时采用最佳点火延迟时间,所测得的粉尘最大爆炸压力和最大压力上升速率明显符合实际。

基于20L球形爆炸装置的微米级铝粉爆炸特性实验

采用20L球形爆炸装置,对6种不同粒径分布的微米铝粉在不同浓度下的爆炸特性进行了实验研究,考察了浓度和粒径对铝粉爆炸特性的影响规律,并分析了其爆炸产物的表面特征.结果表明,铝粉的最大爆炸压力、压力上升速率和爆炸指数随铝粉浓度的增加呈抛物线变化,在最适爆炸浓度(copt=500g/m3)时三者均达到峰值.随着铝粉粒径的减小时,最大爆炸压力、压力上升速率呈指数增加趋势,且在铝粉粒径小于10μm时,其增幅更为显著.爆炸过程中的铝粉粉尘云的燃烧时间随铝粉浓度的增大呈指数规律衰减并趋于平缓,同时随着铝粉粒径的减小而降低.

磷酸二氢盐与SiO_2粉体抑制煤尘爆炸的试验研究

用20 L爆炸球测试装置,研究了磷酸二氢盐对煤尘爆炸的抑制作用。测试添加(NH4)H2PO4,KH2PO4,Ca(H2PO4)2等3类磷酸二氢盐干粉的煤尘爆炸压力等特性参数的变化,并同SiO2粉体抑爆效果对比分析。研究粉体质量浓度、粉体粒径和点火能量对抑爆效果的影响。试验结果表明:煤尘爆炸的最大爆炸压力和压升速率在添加(NH4)H2PO4时,相比于添加KH2PO4和Ca(H2PO4)2,降低幅度最大;就煤尘爆炸压升速率的降幅而言,磷酸二氢盐比SiO2的影响更大;粉体对煤尘爆炸的抑制作用几乎不受粉体粒径的影响;随着煤尘爆炸威力的增加,粉体质量浓度对粉体抑制效果的影响减弱。

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.

水平管道内铝粉爆炸特性的试验研究

为研究铝粉在密闭空间内爆炸特性,降低其爆炸造成的损害,利用自行设计的水平管道式可燃气体-粉尘爆炸装置,在室温下对粒度为6～8μm,9～12μm,15～17μm的铝粉在100～800 g/m3浓度范围内的爆炸特性进行试验研究。结果表明:铝粉在浓度为600 g/m3时,最大爆炸压力和最大压力上升速率最大,爆炸时间最小;铝粉浓度较低时,由于氧气充足,随着铝粉浓度增大,最大爆炸压力和最大压力上升速率增大,爆炸时间减小;当铝粉浓度超过600 g/m3,受到氧气浓度限制,最大爆炸压力和最大压力上升速率随浓度增大而减小,爆炸时间增大;相同浓度的铝粉,粒度越小,最大爆炸压力和最大压力上升速率越大,爆炸时间越小。粒度越小的铝粉,爆炸的可能性和危险性越大。

条形障碍物对瓦斯爆炸特性影响研究

我国煤矿瓦斯爆炸事故不断出现,造成了巨大的人员伤亡和经济损失,在置障条件下研究瓦斯爆炸特性,对预防和减少瓦斯爆炸事故具有重要意义。利用水平管道式爆炸试验装置,研究密闭管道内条形障碍物的数量和阻塞率对管道内瓦斯最大爆炸压力、火焰速度、最大爆炸压力上升速率和爆炸指数的影响以及敞口状态的影响。研究表明:障碍物对瓦斯爆炸具有显著激励作用,管道内瓦斯最大爆炸压力、火焰速度、最大爆炸压力上升速率和爆炸指数均显著增大,随着障碍物数量和阻塞率的增加,激励作用越明显;敞口状态下管道内最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率和爆炸指数均显著减小,火焰持续传播。研究结果对防治煤矿瓦斯爆炸事故提供一定的理论支持。

狭长管道油气爆炸流场分布特征规律及分析

为研究狭长管道油气爆炸流场分布特征规律,搭建了狭长管道油气爆炸实验系统,并在狭长密闭管道中进行了油气爆炸实验。通过采集爆炸超压值和火焰强度值并进行分析,得到以下结论：随着初始油气体积分数的增大,管道沿线最大爆炸超压值和升压速率均呈现先增大后减小的趋势,在1.75%时达到最大,并且初始油气体积分数越接近1.75%,升压速率增大越快;根据管道沿线最大超压分布规律可将初始油气体积分数分为1.25%~1.55%、1.55%~2.20%、2.20%~2.65%3个部分;管道末端出现二次爆炸现象,爆炸超压变化曲线可分为点火延迟、一次爆炸、二次爆炸、振荡衰减4个阶段;火焰持续时间随油气体积分数的增加先下降后上升,油气体积分数为1.75%时火焰持续时间最短。

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。

超细氢氧化镁粉体抑制甲烷-空气混合物爆炸效能研究

为研究绿色阻燃剂——氢氧化镁（Mg（OH）2）粉体对甲烷爆炸的抑制效能，采用20L近球形爆炸罐系统，通过试验考察Mg（OH）2粉体对甲烷爆炸压力的降低幅度，得到最佳抑爆粉体浓度。试验中粉体质量浓度按50g／m^3幅度增加，同一组试验做3次。试验结果表明，Mg（OH）2粉体在一定程度上可以抑制甲烷爆炸威力，且粒径为0．085和1．3μm时，对同一浓度的甲烷气体最佳抑爆粉体浓度相同。平均粒径为0．085和1．3μm的Mg（OH）2粉体，可使甲烷体积分数为7．0％的甲烷-空气混合气体的爆炸压力分别下降13．48％和10．92％，这时的最佳抑爆粉体质量浓度为175～225g／m^3；可使体积分数为9．5％的甲烷气体的爆炸压力分别下降25．42％和19．48％，这时的最佳抑爆粉体质量浓度为225～275g／m^3。