PDF《矩形管道中微米级铝粉爆炸实验》

第3 8卷第5期爆炸与冲击Vol.

38,N o .

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0 1 8年9月EXPLOSION AN DS HO C K WAV E S S e p t . ,2

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8 D O I :

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3 / b z y c j -

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0 3 文章编号:

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5 5 (

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0 6 矩形管道中微米级铝粉爆炸实验 * 文虎1,

2 , 杨玉峰1,

2 , 王秋红1,

2 , 任旭刚1,

2 ( 1. 西安科技大学能源学院, 陕西 西安

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0 0

5 4;

2. 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室, 陕西 西安

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0 0

5 4 ) 摘要:在矩形管道粉尘爆炸装置中开展系列实验, 系统研究了点火延迟时间、 粉尘粒度及粉尘浓度对铝 粉尘爆炸过程中最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率的影响.研究结果表明: 不同的点火延迟时间对铝粉 尘爆炸压力有显著影响, 随着点火延迟时间由小变大, 最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率呈现先增大后 减小的趋势, 且不同粒径的铝粉尘最大爆炸压力对应有不同点火延迟时间.随铝粉粒度的减小, 最大爆炸压 力和最大爆炸压力上升速率会呈现出先增大后减小的变化规律.铝粉最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速 率随浓度的增加均表现为先变大后减小的趋势, 即铝粉浓度在特定数值时会使其爆炸威力最强. 关键词:铝粉爆炸;

点火延迟时间;

粉尘粒度;

粉尘浓度;

爆炸压力 中图分类号:O

3 8 2. 1;

T Q

5 6 0.

7 2 国标学科代码:

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0 文献标志码:A 在工业生产中, 铝粉作为一种活性金属粉, 其应用十分广泛, 但当铝粉与空气形成混合物后遇到足 够能量的点火源时, 就会产生燃烧和爆炸, 且由于铝粉燃烧具有高热值, 其爆炸强度会比其粮食粉尘和 煤粉爆炸剧烈得多[ 1] . 相关研究中, 研究点火延迟时间( 即电磁阀开启时刻与点火电极点火时刻之间的时间间隔) 影响的 有: 尉存娟等[

2 ] 在水平管道式粉尘爆炸装置中, 研究了3种不同粒度铝粉在不同点火延迟时间下的爆炸 压力, 结果表明最大爆炸压力随点火延迟时间的增大呈先增大后减小的规律, 且铝粉粒度越大, 最佳点 火延迟时间越小;

谭汝媚等[ 3] 、 袁旌杰等[ 4] 的研究表明, 点火延迟时间对铝粉爆炸的影响十分显著, 用固 定点火延迟时间所测数据可能严重偏离实际;

E c k h o f f [ 5] 、 N a g y等[ 6] 的研究表明, 实验装置形状大小以 及扬尘方式均对粉尘的悬浮状态有较大影响, 气流扬尘和散落式扬尘都会在粉尘云中诱导产生扬尘湍 流, 对于给定实验装置, 粉尘点火时刻的扬尘湍流与点火延迟时间有关;

E c k h o f f [

7 ] 还发现, 点火延迟时 间反映的是装置内粉尘不同的分布状态, 它常用来表征点火时刻所对应的扬尘湍流强度, 所以点火延迟 时间对粉尘爆炸特性参数测试结果的影响十分显著.研究粉尘粒度、 浓度影响的有: L i n等[

8 ] 在2 0L 爆炸球中, 研究3种不同粒度的纳米级铝粉的爆炸, 发现最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率主要取 决于粉尘浓度;

李文霞等[ 9] 、 谭迎新等[

1 0] 在水平管道内, 测试了不同粒度铝粉的爆炸压力, 实验显示爆 炸压力及爆炸压力上升速率随铝粉粒度的减小而增大, 且测试结果受点火延迟时间及测试装置尺寸的 影响较大.由于可燃粉尘的起爆能量比可燃气体的起爆能量大, 所以有关粉尘爆炸的实验研究多采用 化学点火头点火[