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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

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含能材料 2020年第8期28卷 779-785页

作者：李孝斌崔沥巍张瑞杰黄宇翔中国人民警察大学消防工程系河北廊坊065000 中国人民警察大学研究生部河北廊坊065000 山西省安康市消防支队陕西安康725000

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... 详细信息

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。

关键词：甲烷爆炸爆炸压力自由基光谱分析

不同管径内瓦斯爆炸压力与火焰波传播实验研究

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工程爆破 2024年

作者：杨堃司荣军黄子超贾泉升赵井清牛宜辉中煤科工集团重庆研究院有限公司火灾爆炸防治研究分院煤炭科学研究总院煤矿灾害防控全国重点实验室

为减少低浓度瓦斯输送过程中输送管道爆炸事故，利用公称直径分别为700、500、200 mm的钢制爆炸试验管道，实验研究了管道中瓦斯爆炸压力及火焰波的传播规律。结果表明：爆炸传播过程中最大爆炸压力随长径比变化曲线呈波动上升趋势，管... 详细信息

为减少低浓度瓦斯输送过程中输送管道爆炸事故，利用公称直径分别为700、500、200 mm的钢制爆炸试验管道，实验研究了管道中瓦斯爆炸压力及火焰波的传播规律。结果表明：爆炸传播过程中最大爆炸压力随长径比变化曲线呈波动上升趋势，管径变化会改变压力峰值出现的时间空间位置，700、500、200 mm管道最大爆炸压力分别出现在长径比115、103、103，分别为0.59、0.28、0.09 MPa。管道直径越大，最大爆炸压力越大。火焰传播速度随长径比变化曲线起伏波动，整体呈上升趋势，通过分析可将火焰传播过程分为自由传播、反弹加速、稳定加速3个阶段，700、500、200 mm管道最大火焰传播速度分别出现在长径比83、108、96，分别为846、943、250 m/s。实验中700、500 mm管道出现爆燃转爆轰现象，火焰速度可达800 m/s以上，管径越大爆燃转爆轰过程越早。研究结果可为工程实践中瓦斯管道输送和利用的安全防护提供有力支撑。

关键词：瓦斯爆炸不同管径爆炸压力火焰传播速度

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非火焰区阻塞板对瓦斯爆炸压力的影响试验

煤炭学报 2021年第S01期46卷 312-318页

作者：景国勋孙跃班涛彭乐贺祥河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003 安阳工学院河南安阳455000

为研究非火焰区阻塞板对管道内不同位置瓦斯爆炸压力变化的影响规律,建立18 m长拱形管道试验平台,并基于Fluent软件,分析没有阻塞板条件下,及在非火焰区安设0.2阻塞比的阻塞板条件下6.75,11.25 m处瓦斯爆炸压力和火焰变化。研究阻塞板... 详细信息

为研究非火焰区阻塞板对管道内不同位置瓦斯爆炸压力变化的影响规律,建立18 m长拱形管道试验平台,并基于Fluent软件,分析没有阻塞板条件下,及在非火焰区安设0.2阻塞比的阻塞板条件下6.75,11.25 m处瓦斯爆炸压力和火焰变化。研究阻塞板在非火焰区对不同测点瓦斯爆炸压力峰值的影响,定性分析了3种阻塞比对6.75 m处压力峰值的影响规律,揭示了非火焰区内阻塞板对瓦斯爆炸影响的作用机理。结果表明:没有阻塞板条件下,管道内各测点压力峰值随距离增加呈先增大后减小再增大的趋势,且11.25 m处压力峰值大于6.75 m处;在非火焰区增加阻塞板,冲击波与反射波共同作用促使管道内最大压力出现在6.5 m处;增加阻塞比为0.2的阻塞板,管道内6.75 m处压力峰值大于没有增加阻塞板条件下在此处的压力峰值;增加阻塞比为0.6的阻塞板时,瓦斯爆炸火焰传播受到反射波抑制作用,最大压力明显减小,增加阻塞比为0.2,0.4,0.6等3种工况条件下,6.75 m处瓦斯爆炸压力峰值的增加呈先增大后减小的变化趋势;在0.25 m处点火,管道内出现2处反应团,0.25 m后的瓦斯团对爆炸压力具有较大影响,0~0.25 m处反应速度较慢;由于管道形状及点火位置的限制,拱形管道下端火焰传播速度较快,增加阻塞比为0.2的阻塞板,模拟结果得出火焰收缩时间点提前15 ms,且4号、7号测点处压力下降趋势变缓;模拟结果中阻塞板后的压力变化明显,利用模拟分析冲击波的反射对火焰的影响具有局限性。

关键词：瓦斯爆炸阻塞板非火焰区爆炸压力 Fluent模拟

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工业弯管泄爆位置对爆炸压力的影响规律研究

消防科学与技术 2023年第11期42卷 1477-1482页

作者：田雷毕海普常州大学安全科学与工程学院江苏常州213164

为研究弯管泄爆对管内气体爆炸参数的影响,基于试验研究和数值模拟分析管道泄爆状态下爆炸压力的变化规律。研究结果表明:试验条件下,封闭管道弯头最大爆炸压力位于4.727 m处(达0.437 MPa),泄爆后该点最大爆炸压力降低了13.5%。泄爆口... 详细信息

为研究弯管泄爆对管内气体爆炸参数的影响,基于试验研究和数值模拟分析管道泄爆状态下爆炸压力的变化规律。研究结果表明:试验条件下,封闭管道弯头最大爆炸压力位于4.727 m处(达0.437 MPa),泄爆后该点最大爆炸压力降低了13.5%。泄爆口位置变化对爆炸压力的最大影响点位于弯管内4.772 m处,当泄爆口位于4.757 m时,4.8 m处测得最大爆炸压力降低9.84%,包含爆炸前期由于诱导爆炸前驱波的明显泄放效果和爆炸后期由于冲击波反射叠加、压力积聚的泄放效果弱化。随着泄爆口位置和点火点之间的距离的增大,泄爆后弯管处最大爆炸压力先减小后增大,呈一维高斯函数分布,4.786 m之后泄爆后最大爆炸压力比封闭管道时降低;而泄爆口处最大爆炸压力随与点火源之间的距离增大而单调减小,呈指数函数分布。

关键词：气体爆炸爆炸压力爆炸泄压数值模拟 90°弯曲管材

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微米级褐煤粉尘爆炸压力试验研究

消防科学与技术 2022年第12期41卷 1629-1632页

作者：刘天奇田伟业贾瑞衡孙睿成沈阳航空航天大学安全工程学院辽宁沈阳110136

使用近球形煤尘爆炸装置,以微米级褐煤粉尘为研究对象,测试爆炸压力特性变化规律。研究表明:微米级褐煤粉尘爆炸最大压力为0.73MPa,最大压力上升速率为65.78MPa/s,该爆炸强度可对爆源附近人员造成极大危害。爆炸前后参与爆炸的挥发分质... 详细信息

使用近球形煤尘爆炸装置,以微米级褐煤粉尘为研究对象,测试爆炸压力特性变化规律。研究表明:微米级褐煤粉尘爆炸最大压力为0.73MPa,最大压力上升速率为65.78MPa/s,该爆炸强度可对爆源附近人员造成极大危害。爆炸前后参与爆炸的挥发分质量分数达到26.25%,表明挥发分是参与褐煤粉尘爆炸的主体成分。随喷尘压力在1.4~2.6MPa范围内增大,爆炸最大压力和最大压力上升速率均先增大后减小。喷尘压力为1.8~2.2MPa时,爆炸最大压力相对较大,表明该条件下褐煤粉尘在点火头附近扩散得最充分。随点火延迟时间在70~130ms范围内增大,爆炸最大压力和最大压力上升速率均先增大后减小,最佳点火延迟时间约为100ms,说明该条件下褐煤粉尘颗粒达到最佳分散状态,爆炸强度最大。

关键词：褐煤粉尘爆炸压力最大压力最大压力上升速率

填充比和点火位置对隔爆腔内瓦斯爆炸压力分布影响研究

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填充比和点火位置对隔爆腔内瓦斯爆炸压力分布影响研究

作者：张文强煤炭科学研究总院

学位级别：硕士

隔爆型是煤矿井下应用最广泛的电气设备防爆型式,型式试验是隔爆型电气设备安全准入管理中的关键检验步骤,但传统的型式试验对隔爆外壳隔爆腔内原有器件是否保留、点火源以及压力测点的安设位置等问题未做出通用规范,可以产生最大压力... 详细信息

隔爆型是煤矿井下应用最广泛的电气设备防爆型式,型式试验是隔爆型电气设备安全准入管理中的关键检验步骤,但传统的型式试验对隔爆外壳隔爆腔内原有器件是否保留、点火源以及压力测点的安设位置等问题未做出通用规范,可以产生最大压力组合的条件尚不明确,限制着检验检测技术的高效发展。鉴于此,本文以典型方形结构隔爆外壳隔爆腔为研究对象,研究填充比和点火位置对隔爆腔内瓦斯爆炸的影响,主要工作以及研究成果如下:(1)研发设计出了基于隔爆外壳型式试验研究的隔爆腔内瓦斯爆炸试验装置,能开展不同填充比和点火位置工况试验。(2)对9种隔爆腔内填充比和5种点火位置工况进行了爆炸试验研究,得到填充比/点火位置对隔爆腔内瓦斯爆炸压力分布、最大峰值压力、最大压力上升速率及爆炸特征值(K)的影响规律。(3)建立了隔爆空腔和几何中心点火的型式试验新方法,检验认证方法更科学,实现了非破坏性的型式试验。综上所述,本文设计的隔爆腔内瓦斯爆炸试验装置完成了对空腔或放置不同规格填充物、点火位置对隔爆腔内瓦斯爆炸压力分布的测试,找出了产生的最大压力组合。研究成果可为防爆电气产品的设计制造和质量认证提供理论支撑。

关键词：填充比点火位置隔爆腔瓦斯爆炸爆炸压力

多元可燃性气体爆炸压力与中间产物发射光谱特性的耦合研究

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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中国安全生产科学技术 2020年第1期16卷 11-17页

作者：罗振敏高帅帅李逵王涛苏彬刘利涛西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 陕西省工业过程安全与应急救援工程技术研究中心陕西西安710054

工业生产中爆炸事故往往是由多元可燃气体与空气混合后遇到明火而引起的,为研究乙烷(C 2 H 6)、乙烯(C 2 H 4)、一氧化碳(CO)、氢气(H 2)对甲烷爆炸特性的影响,选取多组分可燃气体甲烷爆炸压力特性和自由基发射光谱的影响进行研究,利用... 详细信息

工业生产中爆炸事故往往是由多元可燃气体与空气混合后遇到明火而引起的,为研究乙烷(C 2 H 6)、乙烯(C 2 H 4)、一氧化碳(CO)、氢气(H 2)对甲烷爆炸特性的影响,选取多组分可燃气体甲烷爆炸压力特性和自由基发射光谱的影响进行研究,利用陕西省工业过程安全与应急救援工程技术研究中心重点实验室搭建的多功能球形气体/粉尘爆炸实验装置和单色仪进行爆炸实验测试,同步采集时间—压力曲线、中间产物(OH,CH 2 O)的发射光谱信号,考察多组分可燃气体浓度对甲烷爆炸压力特性和中间产物的影响。结果表明:在富氧状态下,多组分可燃气体加剧了甲烷—空气混合体系的爆炸剧烈程度,随着体系中氧气含量的减少、由富氧状态变为贫氧状态、促进作用逐渐减弱转变为阻尼作用,爆炸压力特性与中间产物发射光谱参数的影响规律基本保持一致,均呈高度正相关;多元混合体系爆炸剧烈程度越大,自由基发射光谱达到峰值的速度越快,自由基更早、更快的积累是加剧爆炸程度的原因之一。

关键词：甲烷多元可燃气体爆炸压力基元反应火焰光谱

障碍物在分岔附近对瓦斯爆炸压力影响的实验研究

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中国安全生产科学技术 2020年第11期16卷 128-133页

作者：景国勋贺祥班涛彭乐孙跃河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 安阳工学院河南安阳455000

为研究置障条件下不同分岔角度管道中瓦斯爆炸压力变化规律,采用长15 m、截面为160 mm×100 mm的矩形和直径160 mm的半圆形组成的拱形模拟巷道,通过改变分岔角附近障碍物的形状与阻塞比,研究瓦斯爆炸在30~45°与30~60°双分岔管道分岔... 详细信息

为研究置障条件下不同分岔角度管道中瓦斯爆炸压力变化规律,采用长15 m、截面为160 mm×100 mm的矩形和直径160 mm的半圆形组成的拱形模拟巷道,通过改变分岔角附近障碍物的形状与阻塞比,研究瓦斯爆炸在30~45°与30~60°双分岔管道分岔角附近的压力变化规律。结果表明:瓦斯爆炸在30~45°和30~60°双分岔管道中,分岔角后2支管压力均有所增大,且45°和60°支管中压力变化较30°支管更加明显;障碍物位于30°分岔角后,当阻塞比为0.4时,障碍物形状对2~4测点爆炸压力的影响均表现为矩形最大,拱形次之,圆形最小;管道中矩形障碍物对2,3测点爆炸压力的影响随阻塞比增加而增大,对测点4爆炸压力的影响则随阻塞比的增加而减小;设置矩形障碍物时,30~45°双分岔管道中2,3测点的压力增幅大于30~60°双分岔管道,且压力增幅随阻塞比增加而增大,而测点4的表现则相反,30~60°双分岔管道大于30~45°双分岔管道,且压力增幅随阻塞比增加而减小。

关键词：瓦斯爆炸双分岔管道爆炸压力障碍物

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氢气-甲烷-乙醇混合燃料的爆炸压力特性

爆炸与冲击 2023年第12期43卷 166-178页

作者：郭宏展张衍王筱蓉江苏科技大学机械工程学院江苏镇江212003

在初始温度为400 K,不同的初始压力(0.1、0.2、0.4 MPa)、乙醇体积分数(20%,50%,80%)和当量比(0.8~1.4)下,采用定容燃烧弹对氢气-甲烷-乙醇的爆炸特性进行研究。将实验中获得的原始电压信号转换为压力数据并进行高斯滤波降噪处理,通过... 详细信息

在初始温度为400 K,不同的初始压力(0.1、0.2、0.4 MPa)、乙醇体积分数(20%,50%,80%)和当量比(0.8~1.4)下,采用定容燃烧弹对氢气-甲烷-乙醇的爆炸特性进行研究。将实验中获得的原始电压信号转换为压力数据并进行高斯滤波降噪处理,通过爆炸压力、压力上升率、爆炸指数和爆炸时间等相关参数来分析爆炸特性,这些参数可以用于评估可燃物爆炸强烈程度,同时对燃料的层流燃烧速度、敏感性和反应路径进行分析。结果表明:随着初始压力的增加,预混燃料的爆炸压力峰值、最大压力上升速率、爆炸指数和爆炸时间均显著增加。乙醇比例的增加会降低最大压力上升速率和爆炸指数,但会增加爆炸压力和爆炸时间。燃料在不同的初始压力和乙醇比例下,总在当量比为1.2~1.3之间达到爆炸压力峰值、最大压力上升速率、爆炸指数的极大值和爆炸时间的极小值。此外,灵敏度分析表明预混燃料的爆炸反应程度与燃烧过程中生成的H和OH自由基数量有很大关系。总体而言,研究获得的爆炸指数在大多数工况下均低于20 MPa·m/s,表明该燃料处于相对安全水平。

关键词：氢气-甲烷-乙醇爆炸特性爆炸压力爆炸指数敏感度系数