水平管道內(nèi)甲烷—煤塵復(fù)合爆炸壓力研究

【摘要】：隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化速度的加快，人們對(duì)煤炭的需求與消耗也與日俱增，煤炭開(kāi)采量增加。雖然國(guó)家對(duì)煤礦加強(qiáng)了監(jiān)督管理，增大了科技投入，但時(shí)有發(fā)生的重特大煤礦瓦斯、煤塵爆炸事故讓人觸目驚心，給人們?cè)斐闪司薮笊硇膫?，給國(guó)家造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。由于煤礦巷道瓦斯和煤塵是共存的，所以本文利用長(zhǎng)0.7m、直徑140mm的密閉水平管道，對(duì)甲烷和煤塵混合爆炸產(chǎn)生的壓力和壓力上升速率進(jìn)行了詳細(xì)的試驗(yàn)研究，從而為煤礦瓦斯、煤塵爆炸防治提供理論基礎(chǔ)。 利用本試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)結(jié)果表明： （1）在固定甲烷濃度的條件下，最大爆炸壓力值均隨著煤塵濃度的增加先增大后減小，存在一個(gè)峰值點(diǎn)，不同的甲烷濃度所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)生此峰值點(diǎn)的煤塵濃度不同。最大壓力上升速率也出現(xiàn)了與最大爆炸壓力相同的規(guī)律；在煤塵濃度固定的條件下，復(fù)合爆炸最大爆炸壓力值隨甲烷濃度的增加先增大，后減小，出現(xiàn)峰值，峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的最危險(xiǎn)的甲烷濃度均為5%。 （2）煤塵粒徑對(duì)甲烷-煤塵復(fù)合爆炸最大爆炸壓力和最大壓力上升速率有明顯影響。甲烷-煤塵復(fù)合爆炸最大爆炸壓力值和最大壓力上升速率值均隨著煤塵粒徑的減小而增大，煤塵粒徑在43μm～125μm范圍內(nèi)增大趨勢(shì)呈線性關(guān)系。 （3）點(diǎn)火延遲時(shí)間對(duì)甲烷-煤塵復(fù)合爆炸最大爆炸壓力和最大壓力上升速率有重要影響。點(diǎn)火延遲時(shí)間在50ms～120ms范圍內(nèi)，甲烷-煤塵復(fù)合爆炸最大爆炸壓力值和最大壓力上升速率值隨著點(diǎn)火延遲時(shí)間的增加先增大后減小，存在峰值點(diǎn)。煤塵粒徑不同，產(chǎn)生此峰值點(diǎn)的點(diǎn)火延遲時(shí)間不同。 （4）對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，通過(guò)擬合方程可知：在一定范圍內(nèi)，甲烷-煤塵復(fù)合爆炸最大爆炸壓力（P_(max)）和最大壓力上升速率（dP/dT）_(max)與煤塵濃度（C_1）、煤塵粒徑（D）擬合方程分別滿足二次函數(shù)關(guān)系、線性關(guān)系；甲烷-煤塵復(fù)合爆炸最大爆炸壓力（P_(max)）與甲烷濃度（C_2）擬合方程滿足三次函數(shù)關(guān)系。 （5）通過(guò)甲烷-煤塵復(fù)合爆炸試驗(yàn)研究得知，在本試驗(yàn)裝置中甲烷-煤塵復(fù)合爆炸的最危險(xiǎn)條件是：甲烷濃度5%、煤塵濃度400g/m~3、煤塵粒徑43μm、點(diǎn)火延遲時(shí)間100ms，在此條件下，甲烷-煤塵復(fù)合爆炸最大爆炸壓力值可達(dá)0.69MPa，最大壓力上升速率值可達(dá)15.82MPa/s。 【關(guān)鍵詞】：水平管道 甲烷 煤塵 最大爆炸壓力 最大壓力上升速率
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TD712.7;TD714.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景和意義10-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 瓦斯氣體爆炸研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 瓦斯-煤塵復(fù)合爆炸研究現(xiàn)狀15-19
• 1.3 本課題研究的主要內(nèi)容和方法19-20
• 2 可燃?xì)怏w、粉塵爆炸理論20-24
• 2.1 可燃?xì)怏w的燃燒與爆炸理論20-22
• 2.2 可燃粉塵的燃燒與爆炸理論22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 3 甲烷-煤塵復(fù)合爆炸系統(tǒng)24-32
• 3.1 系統(tǒng)組成24-29
• 3.1.1 水平管道裝置24-25
• 3.1.2 配氣系統(tǒng)25-26
• 3.1.3 揚(yáng)粉系統(tǒng)26-28
• 3.1.4 點(diǎn)火系統(tǒng)28
• 3.1.5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)28-29
• 3.1.6 控制系統(tǒng)29
• 3.2 試驗(yàn)方法29-31
• 3.2.1 材料準(zhǔn)備29-30
• 3.2.2 操作步驟30-31
• 3.3 本章小結(jié)31-32
• 4 甲烷-煤塵復(fù)合爆炸實(shí)驗(yàn)研究32-52
• 4.1 空載試驗(yàn)32-33
• 4.2 甲烷-煤塵配比濃度對(duì)復(fù)合爆炸的影響33-41
• 4.2.1 甲烷-煤塵配比濃度對(duì)復(fù)合爆炸最大爆炸壓力的影響34-39
• 4.2.2 甲烷-煤塵配比濃度對(duì)復(fù)合爆炸最大壓力上升速率的影響39-41
• 4.3 煤塵粒徑對(duì)復(fù)合爆炸的影響41-46
• 4.3.1 煤塵粒徑對(duì)復(fù)合爆炸最大爆炸壓力的影響42-44
• 4.3.2 煤塵粒徑對(duì)復(fù)合爆炸最大壓力上升速率的影響44-46
• 4.4 點(diǎn)火延遲時(shí)間對(duì)復(fù)合爆炸的影響46-48
• 4.4.1 點(diǎn)火延遲時(shí)間對(duì)復(fù)合爆炸最大爆炸壓力的影響46-47
• 4.4.2 點(diǎn)火延遲時(shí)間對(duì)復(fù)合爆炸最大壓力上升速率的影響47-48
• 4.5 甲烷-煤塵復(fù)合爆炸與純甲烷爆炸對(duì)比研究48-51
• 4.5.1 復(fù)合爆炸與純甲烷爆炸壓力對(duì)比研究49-50
• 4.5.2 復(fù)合爆炸與純甲烷爆炸壓力上升速率對(duì)比研究50-51
• 4.6 本章小結(jié)51-52
• 5 總結(jié)與展望52-55
• 5.1 本論文的主要結(jié)論52-53
• 5.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)53
• 5.3 課題研究展望53-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文情況59-60
• 致謝60

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