铝硅合金粉燃爆特性实验研究

作     者：张自军 

作者单位：西安科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈晓坤

授予年度：2018年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0837[工学-安全科学与工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：铝粉 铝硅合金粉 最低着火温度 最大爆炸压力 

摘      要：铝粉及铝合金粉是工业上重要的金属原料,但是其主要组成元素活泼性较高,易和别的物质发生反应,其中包括燃烧爆炸反应。因此,为了预防、控制和减轻铝粉和铝合金粉爆炸事故给人们带来的危害,研究其燃烧爆炸规律显得十分必要。本文以铝粉和铝硅合金粉为研究对象,首先对其理化性质和形貌特征进行分析,包括粒度分布、元素组成和颗粒表观形貌;其次选用HY16429型粉尘云引燃温度试验系统和20 L近球形爆炸测试实验系统,研究了粉尘粒径和质量浓度与粉尘云最低着火温度之间的变化规律,以及初始点火能量、粉尘粒径和粉尘云浓度对粉尘爆炸特性的影响,并测试了不同条件下铝粉和铝硅合金粉的爆炸下限;最后,对铝粉和铝硅合金粉的燃爆特性进行了对比分析。研究结果表明:随着粉尘粒径的增大,铝粉和铝硅合金粉粉尘云最低着火温度明显升高。而当粉尘粒径增大到一定程度时,铝粉或铝硅合金粉粉尘云不发生燃烧。粉尘云浓度在一定范围内时,铝粉和铝硅合金粉粉尘云最低着火温度先下降后上升,存在粉尘云敏感浓度使得粉尘云最低着火温度达到最小值,此时危险性最高。粉尘云着火敏感浓度因粉尘粒径不一致而存在数值上的差异。铝粉和铝硅合金粉最低着火温度变化规律相似,但在相同条件下两者的最低着火温度不同,铝硅合金粉最低着火温度值较铝粉偏低。初始点火能量在1～10kJ范围内,铝粉和铝硅合金粉最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率逐渐增大,相同条件下铝粉大于铝硅合金粉。实验所选不同粒径铝粉在1～10kJ点火能量下均发生爆炸,而不同粒径铝硅合金粉只有在初始点火能量大于或等于最小初始点火能量时才发生爆炸。随着粉尘粒径的增大,铝粉和铝硅合金粉的最大爆炸压力均呈减小的变化趋势,但铝粉最大爆炸压力较铝硅合金粉下降幅度明显偏大。铝粉和铝硅合金粉最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率随着粉尘云浓度的升高出现峰值（最大值）,最大爆炸压力峰值下对应其最猛烈爆炸浓度。粉尘粒径越小,对应的最猛烈爆炸浓度和爆炸下限越低。相同条件下铝粉最猛烈爆炸浓度和爆炸下限较铝硅合金粉偏低,更容易发生爆炸。铝硅合金粉爆炸特性变化规律和铝粉相似,但铝粉反应迅速,其爆炸猛烈程度强于铝硅合金粉。