甲烷/煤塵復合火焰?zhèn)鞑ヌ匦约皺C理的研究

【摘要】： 煤炭將在較長的一段時期內(nèi)是我國能源的重要來源，雖然國家加大了對煤礦井下安全生產(chǎn)的監(jiān)管力度和技術(shù)投入，但煤礦瓦斯、煤塵爆炸事故仍然時有發(fā)生，給國家和人民帶來了巨大的傷害和損失。而煤礦井下的爆炸事故往往是瓦斯和煤塵共同參與的，對瓦斯和煤塵共同參與的復合體系的火焰?zhèn)鞑ヌ匦院蜋C理進行研究，可以為煤礦井下爆炸災害的預防和控制提供理論基礎(chǔ)。本文利用燃燒管道對甲烷／空氣預混氣體和甲烷／煤塵復合火焰進行了實驗研究，對甲烷／空氣預混火焰的傳播特性進行了分析，對甲烷／煤塵復合火焰的傳播特性和機理及其影響因素進行了深入的研究。 利用高速紋影儀等技術(shù)對閉口管道內(nèi)甲烷／空氣預混氣體火焰的傳播過程進行了研究，對火焰的傳播過程和特征進行了分析。當甲烷含量接近當量值時，預混氣體火焰?zhèn)鞑ブ袝l(fā)生火焰陣面由向未燃區(qū)彎曲到向已燃區(qū)彎曲的轉(zhuǎn)折過程，逐漸由層流燃燒向湍流燃燒轉(zhuǎn)變并形成Tulip火焰這種特殊的火焰結(jié)構(gòu)。Tulip火焰結(jié)構(gòu)形成于火焰?zhèn)鞑ニ俣妊杆俳档偷膮^(qū)間里，且只有當減速階段的最大加速度絕對值大于某一特定值時(本實驗條件下約為156.8m／s~2)，Tulip火焰結(jié)構(gòu)才能夠形成。Tulip火焰結(jié)構(gòu)是預混火焰由層流燃燒向湍流燃燒轉(zhuǎn)變的一個中間過程。 研究了燃料組分構(gòu)成λ(λ=復合體系中甲烷的理論耗氧氣量／復合體系中煤塵的理論耗氧氣量)、煤塵粒徑和煤塵種類對復合火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊?，得到了不同實驗條件下的火焰形態(tài)、火焰溫度和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊缺碚骰鹧鎮(zhèn)鞑ヌ匦缘膮?shù)，分析了燃料組分構(gòu)成λ、煤塵粒徑和煤塵種類變化時復合火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘淖兓?guī)律。 在實驗研究的基礎(chǔ)上，分析了甲烷／煤塵復合體系燃燒反應特性，提出了甲烷／煤塵復合火焰結(jié)構(gòu)。對燃料組分構(gòu)成、煤塵粒徑和煤塵種類對復合體系燃燒反應特性和火焰結(jié)構(gòu)的影響進行了深入的研究，揭示了復合體系燃燒反應特性和火焰結(jié)構(gòu)的影響因素及其影響規(guī)律。 甲烷／煤塵復合火焰的傳播機理可以描述為：預熱區(qū)(Z_0)受到火焰前沿的熱對流和熱輻射而升溫；氣相火焰區(qū)(Z_1)主要為甲烷氣體的燃燒，它的燃燒放熱一部分傳遞給未燃區(qū)，同時使得煤塵粒子的溫度升高；多相燃燒反應區(qū)(Z_2)主要為煤塵粒子燃燒構(gòu)成，在這個區(qū)域中，煤塵粒子迅速的熱解，揮發(fā)分迅速燃燒，形成的焦炭也逐步的開始燃燒；在上一燃燒過程中形成的焦炭在火焰區(qū)Z_3中持續(xù)的燃燒直至燃燒完畢。 復合火焰中甲烷的燃燒決定了溫度的上升時刻，而煤塵的燃燒決定了復合火焰溫度的最大值。對于甲烷／煤塵復合火焰，和單一的甲烷火焰或者煤塵火焰相比，由于甲烷的參與，使得復合火焰比單一的煤塵火焰具有更高的傳播速度；由于煤塵的參與，使得復合火焰比單一的甲烷火焰持續(xù)更長的時間，燃燒火焰在更大的區(qū)域中存在。 【關(guān)鍵詞】：甲烷 煤塵 預混氣體 復合火焰 火焰結(jié)構(gòu) 傳播特性 傳播機理
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TD752
【目錄】：

• 目錄5-7
• 摘要7-9
• ABSTRACT9-12
• 致謝12-13
• 圖例目錄13-16
• 表例目錄16-17
• 第一章 緒論17-31
• 1.1 研究背景17-20
• 1.2 前人研究工作20-24
• 1.3 本文研究目標24-25
• 1.4 技術(shù)路線及章節(jié)安排25-31
• 第二章 管道內(nèi)甲烷/空氣預混火焰的傳播特性31-51
• 2.1 引言31
• 2.2 實驗裝置及方法31-40
• 2.2.1 實驗系統(tǒng)簡介32-40
• 2.2.2 實驗工況及步驟40
• 2.3 實驗結(jié)果及討論40-48
• 2.3.1 不同含量甲烷/空氣預混火焰的傳播特征40-43
• 2.3.2 甲烷/空氣預混火焰的速度特征及Tulip火焰的形成43-48
• 2.4 本章小結(jié)48-51
• 第三章 甲烷/煤塵復合火焰?zhèn)鞑ヌ匦匝芯?/span>51-91
• 3.1 引言51
• 3.2 實驗裝置及方法51-55
• 3.2.1 實驗系統(tǒng)介紹51-53
• 3.2.2 實驗工況及步驟53-55
• 3.3 實驗結(jié)果及討論55-87
• 3.3.1 燃料組分構(gòu)成(λ)對復合火焰特性的影響55-68
• 3.3.2 煤塵粒徑分布對復合火焰特性的影響68-82
• 3.3.3 煤塵種類對復合火焰特性的影響82-87
• 3.4 本章小結(jié)87-91
• 第四章 甲烷/煤塵復合體系燃燒反應特性91-109
• 4.1 引言91
• 4.2 研究思路及方法91-93
• 4.3 實驗結(jié)果及討論93-106
• 4.3.1 甲烷/煤塵復合體系燃燒反應特性93-95
• 4.3.2 燃料組分構(gòu)成(λ)對復合體系燃燒反應的影響95-99
• 4.3.3 煤塵粒徑分布對復合體系燃燒反應的影響99-103
• 4.3.4 煤塵種類對復合體系燃燒反應的影響103-106
• 4.4 本章小結(jié)106-109
• 第五章 甲烷/煤塵復合火焰結(jié)構(gòu)及傳播機理109-121
• 5.1 引言109-110
• 5.2 甲烷/煤塵復合火焰結(jié)構(gòu)110-117
• 5.2.1 甲烷/煤塵復合火焰結(jié)構(gòu)分析110-114
• 5.2.2 燃料組分構(gòu)成(λ)對復合火焰結(jié)構(gòu)的影響114-115
• 5.2.3 煤塵粒徑分布對復合火焰結(jié)構(gòu)的影響115-117
• 5.3 甲烷/煤塵復合火焰?zhèn)鞑C理分析117-118
• 5.4 本章小結(jié)118-121
• 第六章 結(jié)論與展望121-125
• 6.1 本文結(jié)論121-123
• 6.2 本文的創(chuàng)新之處123-124
• 6.3 下一步工作展望124-125
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文125-126

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瓦斯煤塵共存的爆炸特性與傳播研究    宋廣朋

爆燃沖擊波對熱能去毛刺的影響研究    候紅霄

受限空間瓦斯爆炸傳播規(guī)律數(shù)值模擬研究    白岳松

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基于20L球形爆炸裝置的甲烷對煤塵爆炸影響實驗研究    馮永安

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激波卷揚的氣體粉塵邊界層的實驗與數(shù)值研究    陸守香，范寶春，龔昌超

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煤粉氣流著火特性試驗研究    侯棟岐,夏南

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煤粉顆粒群與甲烷混合著火研究    邱莉莉,張忠孝,姚向東,朱基木

煤熱失重動力學的研究    朱學棟,朱子彬,張成芳

煤塵爆炸特性與揮發(fā)分的關(guān)系    何朝遠,張引合

煤塵與礦井特大爆炸傷亡事故的關(guān)系    王克全

工業(yè)粉塵云爆炸下限的實驗研究    周從章,曾慶軒,胡秀峰,馮長根

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被動式隔爆水棚子的安裝及使用基本要求    鄭倫金

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淺談井下發(fā)生事故時人員的自救    周學謙

限制煤塵爆炸傳播措施效果的判別方法探討    鄭超群

對煤塵爆炸的電氣設(shè)備保護問題的研究    

韓橋煤礦煤塵爆炸事故    

徐州韓橋煤礦兩起煤塵爆炸事故分析    

煤礦煤塵爆炸原因分析及防治對策    叢俊林;商思富;蘇衛(wèi)東;

煤礦粉塵技術(shù)講座——第三講 煤礦粉塵的危害    劉新強

武漢地區(qū)大尺度電離層行擾的傳播特性    湯秋林;萬衛(wèi)星;寧百齊;袁洪;

折疊波導展開形變的傳播特性分析    崔萬照;馬偉;張洪太;邱樂德;

中國中部地區(qū)大尺度電離層行擾的傳播特性    湯秋林;萬衛(wèi)星;寧百齊;袁洪;

電磁波在DNG媒質(zhì)中的傳播特性分析    包永芳;呂英華;王海蘭;

利用激光超聲研究缺陷材料表面的聲傳播特性    陳翔;李開源;徐曉東;

UWB室內(nèi)無線信道建模方法研究進展    黃海燕;王秉中;

單V形槽波導及雙V形槽波導的分析    沈忠祥;樓曉明;

極隙區(qū)緯度Pc3脈動的傳播特性    劉勇華;楊少峰;劉瑞源;賀龍松;B.J.Fraser;

二維自組織結(jié)構(gòu)中波的傳播特性    劉永霞;張中杰;張慧;

弱無序聲子晶體中的聲傳播特性    袁作棟;程建春;

煤塵爆炸及其防治    中國礦業(yè)大學安全工程學院博士研究生 王和堂　李楠

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五大方面細說煤塵爆炸    李彩琴 整理

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“3·22”礦難原因初步查明    記者彭嘉陵

礦工家屬眼淚結(jié)成了冰    本報記者 納蘭海貝

山西靈石一煤礦煤塵爆炸    記者 李學玲 李侖

煤礦工人安全知識五十條（三）    

甲烷/煤塵復合火焰?zhèn)鞑ヌ匦约皺C理的研究    陳東梁

甲烷、煤塵火焰結(jié)構(gòu)及傳播特性的研究    劉義

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實時信道模擬系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究與實現(xiàn)    何翔

無線移動信道模型的研究與實現(xiàn)    柳忠榮

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手機報紙研究    張燕妮

電視欄目劇發(fā)展研究    王正春

林業(yè)有害植物飛機草入侵的生態(tài)機理研究    陳華峰

網(wǎng)絡(luò)蠕蟲傳播模型及其攻擊特征提取算法研究    王星慧

大型電力變壓器中局部放電信號傳播特性的仿真研究    許中榮

等離子體對空間通信的影響    高艷東