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密閉管內(nèi)甲烷—煤粉復(fù)合爆炸實(shí)驗(yàn)研究

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時(shí)間:2024-08-18 21:14:20
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密閉管內(nèi)甲烷—煤粉復(fù)合爆炸實(shí)驗(yàn)研究【摘要】:煤炭是我國(guó)重要的基礎(chǔ)能源和工業(yè)原料,隨著煤炭資源的不斷開(kāi)采,煤礦瓦斯、煤塵爆炸事故時(shí)有發(fā)生,造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此研究管道內(nèi)

【摘要】: 煤炭是我國(guó)重要的基礎(chǔ)能源和工業(yè)原料,隨著煤炭資源的不斷開(kāi)采,煤礦瓦斯、煤塵爆炸事故時(shí)有發(fā)生,造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此研究管道內(nèi)瓦斯煤塵復(fù)合體系的火焰?zhèn)鞑ゼ氨ú▊鞑ヒ?guī)律,提出正確的防爆抑爆措施,可以最大程度減小爆炸可能造成的損失。本文主要利用光敏火焰?zhèn)鞲衅骱透哳l壓力傳感器對(duì)密閉管道內(nèi)甲烷-煤粉復(fù)合爆炸火焰的傳播過(guò)程和爆炸強(qiáng)度進(jìn)行了研究。主要工作和結(jié)論如下: (1)自行設(shè)計(jì)、加工、組建了一套實(shí)驗(yàn)裝置,可以對(duì)氣體、粉塵以及氣固兩相混合物燃燒時(shí)火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律及爆炸特性進(jìn)行研究。 (2)實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了預(yù)混甲烷-空氣爆炸和甲烷-煤粉復(fù)合爆炸特性。低濃度甲烷添加煤粉后,火焰到達(dá)各測(cè)點(diǎn)的時(shí)間明顯提前,火焰?zhèn)鞑ニ俣取⒆畲蟊▔毫妥畲髩毫ι仙俾室诧@著增大;化學(xué)計(jì)量比濃度甲烷添加煤粉后,火焰速度有所提高,由于氧氣含量不足,甲烷和煤粉燃燒不完全,最大爆炸壓力有所下降。 (3)密閉管內(nèi)甲烷-空氣爆炸與甲烷-煤粉復(fù)合爆炸火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律相似。點(diǎn)火后,火焰速度沿管長(zhǎng)先急劇上升,在距離點(diǎn)火端0.425m處火焰速度達(dá)到最大值,之后又以很大速率衰減,火焰?zhèn)鞑ブ灵L(zhǎng)管末端時(shí)火焰速度下降到1m/s左右。 (4)實(shí)驗(yàn)研究了甲烷-煤粉混合物的初始狀態(tài)參數(shù)(甲烷煤粉配比濃度、煤粉粒徑和點(diǎn)火延遲時(shí)間)對(duì)甲烷-煤粉復(fù)合爆炸火焰?zhèn)鞑ヌ匦约氨◤?qiáng)度的影響。結(jié)果表明,甲烷濃度越接近化學(xué)當(dāng)量比,火焰?zhèn)鞑ニ俣仍酱?;管?nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣?、最大爆炸壓力和最大壓力上升速率均隨著煤粉濃度的增加先增大后減小,最佳煤粉濃度范圍是500g/m3-600g/m3;在一定粒徑范圍內(nèi),煤粉粒徑越小,復(fù)合爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣仍娇?最大爆炸壓力和最大壓力上升速率也越大;點(diǎn)火延遲時(shí)間越偏離500ms,火焰速度越小,最大爆炸壓力和最大壓力上升速率越小。 (5)通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸分析,得到最大火焰?zhèn)鞑ニ俣取⒆畲蟊▔毫?、最大壓力上升速率與煤粉粒徑和點(diǎn)火延遲時(shí)間之間的定量關(guān)系式,結(jié)果表明特征參數(shù)與煤粉粒徑呈對(duì)數(shù)關(guān)系,與點(diǎn)火延遲時(shí)間呈二次函數(shù)關(guān)系。 (6)障礙物對(duì)復(fù)合火焰有明顯加速作用,障礙物位置不同,加速效果也不同。障礙物位置距離點(diǎn)火端越遠(yuǎn),障礙物對(duì)火焰加速越不顯著。障礙物位置對(duì)最大爆炸壓力影響不大。 【關(guān)鍵詞】:甲烷煤粉混合物 復(fù)合爆炸 火焰?zhèn)鞑ニ俣?/strong> 超壓 壓力上升速率
【學(xué)位授予單位】:大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2010
【分類號(hào)】:TD714.5
【目錄】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-10
  • 引言10-11
  • 1 文獻(xiàn)綜述11-25
  • 1.1 爆炸的基本形式和特點(diǎn)11-13
  • 1.1.1 理想爆炸源11
  • 1.1.2 非理想爆炸源11-13
  • 1.2 氣體和粉塵爆炸理論13-19
  • 1.2.1 氣體爆炸理論13-15
  • 1.2.2 粉塵爆炸理論15-16
  • 1.2.3 密閉容器內(nèi)爆炸模型16-19
  • 1.3 甲烷-煤粉復(fù)合爆炸研究進(jìn)展19-24
  • 1.4 前人研究的不足及本文研究方向24-25
  • 2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和工況25-32
  • 2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹25-30
  • 2.1.1 爆炸管26-27
  • 2.1.2 揚(yáng)塵及配氣系統(tǒng)27-28
  • 2.1.3 點(diǎn)火系統(tǒng)28-29
  • 2.1.4 控制系統(tǒng)29
  • 2.1.5 測(cè)試與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)29-30
  • 2.2 實(shí)驗(yàn)用煤用氣準(zhǔn)備30-31
  • 2.3 爆炸前管內(nèi)初始?jí)毫Φ挠?jì)算31-32
  • 3 管道內(nèi)預(yù)混甲烷-空氣爆炸實(shí)驗(yàn)研究32-38
  • 3.1 實(shí)驗(yàn)條件及步驟32-33
  • 3.2 甲烷-空氣預(yù)混火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律33-35
  • 3.3 甲烷-空氣爆炸強(qiáng)度研究35-37
  • 3.4 本章小節(jié)37-38
  • 4 甲烷煤粉復(fù)合爆炸實(shí)驗(yàn)研究38-68
  • 4.1 實(shí)驗(yàn)條件及步驟38-39
  • 4.2 正交實(shí)驗(yàn)39-42
  • 4.3 壓力上升與火焰?zhèn)鞑リP(guān)系42-43
  • 4.4 密閉管內(nèi)火焰?zhèn)鞑ヌ卣?/span>43-48
  • 4.5 甲烷煤粉配對(duì)濃度復(fù)合爆炸的影響48-54
  • 4.5.1 甲烷煤粉配比濃度對(duì)管內(nèi)火焰?zhèn)鞑サ挠绊?/span>49-50
  • 4.5.2 甲烷煤粉配比濃度對(duì)管內(nèi)最大火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?/span>50-52
  • 4.5.3 甲烷煤粉配比濃度對(duì)最大爆炸壓力的影響52-53
  • 4.5.4 甲烷煤粉配比濃度對(duì)最大壓力上升速率的影響53-54
  • 4.6 煤粉粒徑對(duì)復(fù)合爆炸的影響54-60
  • 4.6.1 煤粉粒徑對(duì)管內(nèi)火焰?zhèn)鞑サ挠绊?/span>55-56
  • 4.6.2 煤粉粒徑對(duì)管內(nèi)最大火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?/span>56-58
  • 4.6.3 煤粉粒徑對(duì)最大爆炸壓力的影響58-59
  • 4.6.4 煤粉粒徑對(duì)最大壓力上升速率的影響59-60
  • 4.7 點(diǎn)火延遲時(shí)間對(duì)復(fù)合爆炸的影響60-66
  • 4.7.1 點(diǎn)火延遲時(shí)間對(duì)管內(nèi)火焰?zhèn)鞑サ挠绊?/span>61-62
  • 4.7.2 點(diǎn)火延遲時(shí)間對(duì)管內(nèi)最大火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?/span>62-63
  • 4.7.3 點(diǎn)火延遲時(shí)間對(duì)最大爆炸壓力的影響63-65
  • 4.7.4 點(diǎn)火延遲時(shí)間對(duì)最大壓力上升速率的影響65-66
  • 4.8 本章小節(jié)66-68
  • 5 障礙物位置對(duì)甲烷煤粉復(fù)合爆炸的影響68-77
  • 5.1 障礙物位置對(duì)管內(nèi)火焰?zhèn)鞑サ挠绊?/span>70-73
  • 5.2 障礙物位置對(duì)最大火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?/span>73-74
  • 5.3 障礙物位置對(duì)最大爆炸壓力的影響74-75
  • 5.4 障礙物位置對(duì)最大壓力上升速率的影響75-76
  • 5.5 本章小節(jié)76-77
  • 結(jié)論77-79
  • 參考文獻(xiàn)79-82
  • 附錄A 甲烷空氣爆炸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)82-83
  • 附錄B 甲烷煤粉復(fù)合爆炸火焰數(shù)據(jù)83-90
  • 附錄C 甲烷煤粉復(fù)合爆炸壓力數(shù)據(jù)90-92
  • 附錄D 障礙物條件下甲烷煤粉復(fù)合爆炸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)92-94
  • 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況94-95
  • 致謝95-97


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