可燃粉尘在激波诱导下的爆炸指数研究

摘要

激波诱导可燃粉尘爆炸是一种极为复杂的物理现象。作为一类严重的工业事故，在工业生产特别是在煤矿生产中时有发生。 研究激波诱导条件下粉尘爆炸的特性，找出影响其爆炸特性的因素对于解决煤矿及其它工业部门亟待解决的安全生产问题具有重要的现实意义。 本文对实验室现有3.1m水平爆炸装置进行改造，分别进行了激波诱导煤粉爆炸实验和激波诱导铝粉爆炸实验，研究了相应的爆炸规律，主要工作和结论包括： 1.计算甲烷爆炸最大压力时的理论浓度，通过实验测定进行验证。将实验测得结果和理论计算值进行比较，两者的数值一致，这说明整套实验装置稳定、可靠、安全，达到了进一步实验的要求。 2.测试甲烷最大压力，并根据所测得的压力，通过理论计算和实验确定激波卷扬粉尘所用膜片的材料和厚度，对膜片进行正压检验和甲烷爆炸检验。检验结果表明0.08mm厚度的铜箔的耐压能力较强，但在冲击波冲破膜片的过程中损失了较多的能量；冲击波冲破0.05mm厚度的铜箔损失的能量较少，产生的激波强。所以选择0.05mm厚度的铜箔作为爆破膜片来产生激波。 3.分别改变粉尘浓度、粉尘粒度和激波强度进行了激波诱导煤粉爆炸实验，并分析了煤粉爆炸压力的变化趋势。实验结果表明，煤粉爆炸存在一个理想浓度，在该浓度下煤粉爆炸压力最大；煤粉爆炸压力随其粒度的减小而增大；激波强度越强，煤粉爆炸压力越大。 4.分别改变粉尘浓度、粉尘粒度和形状进行了激波诱导铝粉爆炸实验，并分析了铝粉爆炸压力的变化趋势。实验结果表明，铝粉爆炸压力随浓度增大而增加，当浓度超过600g/m3时，增加趋势变缓并逐渐趋于平稳；形状相同的铝粉爆炸压力随其粒度的减小而增大；球状铝粉爆炸压力高于片状铝粉的爆炸压力。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1选题的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

1.2.2国外研究现状

1.3本文的主要工作

2相关理论

2.1气体爆炸的理论分析

2.1.1可燃气体爆炸形式及特点

2.1.2管道中气体爆炸的理论分析

2.2激波的形成与产生

2.3粉尘爆炸理论

2.3.1粉尘爆炸机理

2.3.2粉尘的爆炸特点及影响因素

2.3.3煤粉爆炸特点

2.3.4铝粉爆炸特点

3实验系统的建立

3.1实验装置的组成

3.1.1水平管道

3.1.2配气系统

3.1.3点火及控制系统

3.1.4爆炸压力测量系统

3.2实验系统气密性检查

3.3实验方案

4膜片的设计与确定

4.1甲烷爆炸当量浓度计算

4.2甲烷爆炸压力的测定

4.3膜片厚度的理论计算

4.4膜片检验实验

4.4.1对膜片的正压检验

4.4.2甲烷爆炸冲击膜片实验

4.4.3甲烷爆炸过程中破膜时的热、动力问题讨论

5激波卷扬可燃粉尘实验

5.1实验步骤

5.2激波卷扬煤粉爆炸实验

5.2.1煤尘浓度对爆炸压力的影响

5.2.2煤尘粒度对爆炸压力的影响

5.2.3激波强度对煤粉爆炸压力的影响

5.3激波卷扬铝粉爆炸实验

5.3.1铝粉浓度对爆炸压力的影响

5.3.2铝粉粒度、形状对爆炸压力的影响

6结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢