• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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阻塞比对竖直管道中铝粉爆炸特性的影响研究
朱小超, 郑立刚, 于水军, 王亚磊, 李刚, 杜德朋, 窦增果
2019, 39(10): 105402. doi: 10.11883/bzycj-2019-0006
在自行搭建的竖直透明管道喷粉平台中开展了铝粉尘爆炸实验研究,通过对铝粉爆炸火焰锋面演化及压力变化等特征进行分析,探究泄爆口阻塞比对铝粉爆炸特性的影响规律。结果表明:阻塞比对较小粒径铝粉爆炸火焰锋面结构影响较大。管道中爆炸超压呈双峰形式;对于较小粒径铝粉,超压双峰主导地位在拐点φ=0.4(φ为阻塞比)处发生反转,且第一波峰值与第二波峰值通过转折点时变化趋势不同,第一波峰值随阻塞比增加而升高,并以φ=0.4为拐点,斜率大大提升,而第二波峰值随阻塞比的增加先升后降,且在φ=0.4时达到最大;铝粉粒径较大时,波峰值变化趋势与小粒径类似,拐点后移至φ=0.6。最大(主导)超压峰值随阻塞比增加而增加;小粒径粉尘更容易产生危险性爆炸超压。
关键词: 阻塞比, 铝粉, 爆炸, 管道, 火焰传播, 超压
开口阻塞比对粉体抑制甲烷爆炸的影响研究
郑立刚, 李刚, 王亚磊, 朱小超, 窦增果, 杜德朋, 余明高
2019, 39(11): 115403. doi: 10.11883/bzycj-2018-0228
为了研究开口阻塞比φ对粉体抑爆特性的影响,采用质量浓度C为0、80、160、240 g/m3的Al (OH)3和NaHCO3粉体,分别抑制具有不同φ(0、0.2、0.4、0.6、0.7、1.0)值的5 L管道内甲烷/空气预混气爆炸。实验结果表明:火焰的破碎度随粉体抑爆效率的增大而增大;最大超压峰值pmax、爆燃指数Kst由燃烧速率和泄爆速率共同决定。φ=0.7是每条爆炸特征参数曲线的拐点。随着φ值增加,超压峰值下降率δ先增大后减小,在0.4和0.6之间达到最大;总体上,Al (OH)3和NaHCO3两种粉体的抑爆效率相近。但在某些阻塞比下,阻塞比引起的低湍流影响着粉体颗粒的沉降行为,使得Al (OH)3抑爆效率优于NaHCO3。当粉体质量浓度从80 g/m3增加到240 g/m3时,热阻增加,火焰的热量不能扩散到粒子云的中心,不利于内部粒子的吸热分解,致使浓度效应越来越弱。
关键词: 开口阻塞比, 粉体质量浓度, 抑爆, 瓦斯爆炸
约束端面对管内甲烷爆炸特性的影响
王亚磊, 郑立刚, 于水军, 朱小超, 李刚, 杜德朋, 窦增果
2019, 39(9): 095401. doi: 10.11883/bzycj-2018-0249
为研究不同约束端面下甲烷的爆炸特性,利用自行搭建的实验平台完成了多种约束端面下不同浓度甲烷的爆炸实验。研究表明:约束端面的性质对甲烷的爆炸特性有显著影响,约束端面的承压强度越高,甲烷的爆炸超压越大。单层PVC薄膜作用下,薄膜破裂,不会引起火焰与超压的振荡;而纸膜破裂后,管道内外气流的高速泄放和回流则会引起超压振荡,使火焰前锋波动并发生扭曲变形;两者共同作用时,PVC薄膜会阻碍气流的泄放与回流,加速超压衰减,抑制火焰和超压的振荡。然而,随着纸膜层数增加,破膜时管道内外形成的巨大压差会使约束端面完全破裂,降低PVC薄膜的抑制作用。当破膜难度达到一定程度时,约束端面作用下的泄压峰值成为不同浓度甲烷爆炸的最大超压峰值,且泄爆压力并不随甲烷浓度的改变而改变,因此不同浓度甲烷的爆炸超压在较高的泄爆压力下相同;此时,相同约束端面下不同浓度甲烷的压力振荡曲线在压力衰减的前半个周期内完全重合,管道内外的压差成为主导超压振荡的重要因素,而不同浓度甲烷的燃烧速率对超压振荡的影响则可以忽略不计。
关键词: 约束端面, 甲烷, 爆炸, 耦合分析, 火焰传播, 压力振荡