甲烷爆炸初期关键自由基化学发光与爆炸压力的耦合关系分析

为建立甲烷爆炸初期微观化学反应机理与宏观爆炸压力之间的联系,利用20L标准球型爆炸测试装置和光栅光谱仪采集了甲烷爆炸初期爆炸压力数据,采用光谱分析和数据同步分析方法研究了CO2、C2、CHO·、OH·、C3等关键激发态自由基及分子的光谱强度和爆炸压力的耦合变化关系。研究表明,CO2在爆炸升压阶段大量生成;C2、CHO·在爆炸感应期内大量产生,在爆炸升压阶段大量消耗;OH·含量在整个甲烷爆炸的过程中处于较高水平。微观角度CO2大量生成在宏观上部分表现为爆炸压力的迅速上升,其含量变化趋势与升压过程呈正相关关系;C2、CHO·迅速消耗在宏观上部分表现为爆炸压力的迅速上升,其含量变化趋势与升压过程呈负相关关系。在爆炸感应期减少C2、CHO·的生成,降低其含量;在整个甲烷爆炸的过程中抑制OH·产生,降低其含量;减少或抑制CO2的生成,可以减缓或抑制爆炸进程,有效减小甲烷爆炸的压力。