敞口與閉口條件下甲烷爆炸特性對比研究

【摘要】：可燃?xì)怏w爆炸被認(rèn)為是爆炸的主要形式,煤礦井下巷道內(nèi)發(fā)生的瓦斯爆炸、管道或容器內(nèi)發(fā)生的氣體爆炸、廠區(qū)發(fā)生的蒸汽云爆炸等都屬于典型的氣體爆炸事故,而這些爆炸并不都是在密閉容器中進(jìn)行的,大部分都是在開放空間中進(jìn)行的,而國內(nèi)外研究甲烷爆炸特性大部分是在密閉空間進(jìn)行的,在敞口條件下研究較少,因此對敞口與閉口條件下的甲烷爆炸特性進(jìn)行對比研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文利用安全技術(shù)及工程研究中心現(xiàn)有的水平管道式氣體—粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)裝置,對敞口和閉口條件下甲烷爆炸特性進(jìn)行了對比性實(shí)驗(yàn)研究,主要的研究內(nèi)容有:甲烷的爆炸極限,甲烷濃度對其爆炸特性的影響,甲烷的爆炸壓力和火焰?zhèn)鞑ニ俣妊毓艿赖淖兓厔?障礙物的存在對甲烷爆炸特性的影響,并對這兩種條件下的甲烷的爆炸特性進(jìn)行了對比分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明: (1)在敞口條件下,甲烷的爆炸極限為5.5%~15.5%;在閉口條件下,其爆炸極限為4.5%~15%,敞口條件下甲烷的爆炸上限及爆炸下限均限略高于閉口條件下的爆炸上下限。 (2)在敞口與閉口條件下,甲烷濃度對其爆炸特性的影響基本相同,即當(dāng)甲烷濃度為10%時(shí)爆炸壓力和爆炸壓力上升速率最大,達(dá)到最大爆炸壓力的時(shí)間最短;甲烷濃度大于或小于10%時(shí)其爆炸壓力和爆炸壓力上升速率均減小,達(dá)到最大爆炸壓力的時(shí)間相應(yīng)延長。 (3)在敞口與閉口條件下,甲烷的爆炸壓力沿管道的變化趨勢不同:在敞口條件下,不論障礙物是否存在,甲烷最大爆炸壓力及其最大爆炸壓力上升速率隨測試點(diǎn)距點(diǎn)火端的距離先增大后減小,到達(dá)最大爆炸壓力的時(shí)間逐漸增大,且最大爆炸壓力與最大爆炸壓力上升速率出現(xiàn)的位置也基本相同;在閉口條件下,當(dāng)不放置障礙物時(shí),甲烷的最大爆炸壓力與最大爆炸壓力上升速率隨著測試點(diǎn)距點(diǎn)火端距離的增大而增大,當(dāng)放置障礙物時(shí),該變化趨勢則是先減小后增大,且減小的位置為沖擊波越過障礙物之后的第一個(gè)測試點(diǎn)。 (4)在敞口與閉口條件下,甲烷爆炸的火焰?zhèn)鞑ニ俣妊毓艿赖淖兓厔莶煌?在敞口條件下,甲烷爆炸的火焰?zhèn)鞑ニ俣妊毓艿乐饾u增大,而障礙物的存在則促使火焰明顯加速;在閉口條件下,甲烷爆炸的火焰?zhèn)鞑ニ俣妊毓艿乐饾u減小,障礙物的存在也使得火焰速度增大,但是增幅較小。 (5)在敞口條件下,障礙物的存在對甲烷爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懨黠@,對爆炸壓力的影響不大;而在閉口條件下,障礙物對爆炸壓力和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懚急容^明顯。 【關(guān)鍵詞】：甲烷 爆炸壓力 火焰速度 障礙物
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：O381
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 引言10-16
• 1.1 本文研究的目的與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 論文的研究內(nèi)容與方法15-16
• 2 氣體爆炸相關(guān)理論16-22
• 2.1 可燃性氣體的爆炸機(jī)理16-18
• 2.1.1 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論16-17
• 2.1.2 熱爆炸理論17-18
• 2.2 爆炸極限18-19
• 2.2.1 爆炸極限的概念18
• 2.2.2 爆炸極限的計(jì)算18-19
• 2.3 理論混合比19-20
• 2.4 火焰?zhèn)鞑ゼ铀贆C(jī)理20-22
• 3 實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)步驟22-28
• 3.1 實(shí)驗(yàn)裝置簡介22-27
• 3.1.1 管道部分22-23
• 3.1.2 配氣系統(tǒng)23
• 3.1.3 點(diǎn)火系統(tǒng)23-25
• 3.1.4 壓力采集系統(tǒng)25-26
• 3.1.5 火焰速度測試系統(tǒng)26-27
• 3.2 實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)步驟27-28
• 4 甲烷爆炸特性實(shí)驗(yàn)研究28-55
• 4.1 空載實(shí)驗(yàn)28
• 4.2 敞口條件下甲烷爆炸特性研究28-41
• 4.2.1 甲烷爆炸極限研究28-29
• 4.2.2 甲烷爆炸壓力研究29-37
• 4.2.3 甲烷爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣葘?shí)驗(yàn)研究37-38
• 4.2.4 置障條件下甲烷爆炸壓力及火焰?zhèn)鞑ニ俣葘?shí)驗(yàn)研究38-41
• 4.3 閉口條件下甲烷爆炸特性研究41-50
• 4.3.1 甲烷爆炸極限研究41-42
• 4.3.2 甲烷爆炸壓力實(shí)驗(yàn)研究42-47
• 4.3.3 甲烷爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣葘?shí)驗(yàn)研究47
• 4.3.4 置障條件下甲烷爆炸壓力及火焰?zhèn)鞑ニ俣葘?shí)驗(yàn)研究47-50
• 4.4 不同條件下甲烷爆炸特性對比分析50-55
• 4.4.1 甲烷爆炸極限對比研究50
• 4.4.2 不同條件下甲烷的爆炸壓力對比研究50-53
• 4.4.3 不同條件下甲烷爆炸的火焰?zhèn)鞑ニ俣葘Ρ妊芯?/span>53-55
• 5 結(jié)論與展望55-57
• 5.1 本文的主要研究結(jié)論55-56
• 5.2 本文的不足與展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文情況61-62
• 致謝62

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