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管道内瓦斯传播火焰阵面的若干问题研究

作　者: 解北京
导　师: 郭子如
学　校: 安徽理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 火焰温度离子电流红外测温热电偶
分类号: TD712
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 37次
引　用: 1次
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内容摘要

针对矿井瓦斯及其它工业可燃气爆炸灾害的现状,本文进行了管道内瓦斯传播火焰阵面的若干问题研究。本文主要采用了光电传感器、压力传感器、高速摄影、单色红外测温仪、热电偶和离子探针测试系统,研究了瓦斯浓度、管道内有/无置障、距点火端不同距离截面情况对管道内瓦斯传播火焰阵面参数的影响。对于本文实验,结果表明：1.光电传感器与高速摄影计算出的管道内火焰阵面传播速度一致性比较好。2.通过本生灯实验表明选用发射率为0.1的灰体辐射模型测量火焰的动态温度是比较合理可行的。3.在实验范围内增加瓦斯浓度或管道内置障后,随着火焰传播速度的增加,管道内动态火焰的最高温度值相应上升。4.利用单色红外测温可以了解管道内整体火焰的动态温度变化,利用热电偶测温可以了解火焰掠过某一截面时温度的变化情况。随着瓦斯浓度改变,两者所测最高温度有一定差距,但整体趋势一致。5.在管内同一截面处利用热电偶、离子探针、压力传感器及光电二级管同时测得了火焰阵面温度、离子电流、压力、光电信号。结果表明：传播火焰阵面的光电、温度、离子电流信号稍快于压力信号。利用热电偶温度信号和离子电流信号计算出的火焰阵面厚度属于同一数量级。6.比较了有/无置障两种情况下同一浓度瓦斯传播火焰阵面的参数变化情况。结果表明：无论有或没有障碍物时,靠近点火端截面所测的温度和离子电流值较高、上升速率慢、持续时间长；反之,远离点火端的截面所测的温度和离子电流值略低、上升速率快、持续时间短。有障碍物存在与无障碍物存在相比较,离子电流值却略高且离子电流信号出现了明显的双峰值。7.比较有/无置障两情况下的同一位置处的压力信号曲线,证实了管内传播火焰的前驱压缩波的存在。本文的研究工作对了解管内传播火焰阵面的参数及预防和控制矿井瓦斯和其它可燃气体爆炸灾害,有一定的借鉴作用,加深对爆炸理论中燃烧和爆炸问题的理解,以及燃烧理论中传播火焰的认识。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-13
1 绪论  13-19
  1.1 引言  13-14
  1.2 可燃气传播火焰研究现状  14-17
    1.2.1 国外研究现状  14-15
    1.2.2 国内研究现状  15-17
  1.3 本课题研究意义  17
  1.4 本文的主要研究内容及创新点  17-19
    1.4.1 本文研究的内容  17-18
    1.4.2 本文的创新点  18-19
2 可燃气火焰传播的相关理论  19-28
  2.1 气体爆炸理论  19-20
    2.1.1 气体热爆炸理论  19
    2.1.2 气体连锁爆炸理论  19-20
  2.2 缓燃、爆燃和爆轰的联系与区别  20-22
  2.3 层流火焰与湍流火焰  22-23
    2.3.1 层流火焰  22
    2.3.2 湍流火焰  22-23
  2.4 火焰的结构  23-25
  2.5 火焰加速机理  25-26
  2.6 可燃气体爆炸的基本参数  26-27
  2.7 本章小结  27-28
3 实验测试原理  28-36
  3.1 热电偶测温原理  28-31
  3.2 单色红外测温原理  31-35
    3.2.1 红外测温原理  31-33
    3.2.2 单色红外测温法测量火焰温度的可行性  33-34
    3.2.3 本生灯火焰的对比实验  34-35
  3.3 本章小结  35-36
4 实验仪器装置  36-42
  4.1 实验仪器及设备  36
  4.2 配、充气系统  36-37
  4.3 光电传感器  37-38
  4.4 高速摄影仪  38
  4.5 红外测温仪  38
  4.6 细丝热电偶  38-39
  4.7 压力传感器  39-40
  4.8 离子探针  40-41
  4.9 高速存储记录仪  41
  4.10 点火装置  41
  4.11 本章小结  41-42
5 传播火焰的实验研究  42-66
  5.1 火焰传播速度的实验研究  42-44
    5.1.1 光电传感器记录的信号  42
    5.1.2 高速摄影记录的图片  42-43
    5.1.3 光电传感器与高速摄影测量火焰传播速度的比较  43-44
  5.2 传播火焰动态温度实验研究  44-49
    5.2.1 实验装置  44
    5.2.2 甲烷浓度8.3%的预混火焰试验结果分析  44-46
    5.2.3 四种不同浓度情况下的试验结果分析  46-48
    5.2.4 问题探讨  48-49
  5.3 三种不同瓦斯浓度火焰的温度信号及压力信号比较  49-53
    5.3.1 实验装置  49-50
    5.3.2 实验结果分析  50-53
  5.4 同一截面处热电偶温度、离子电流、压力及光电信号的比较  53-57
    5.4.1 实验装置  53-54
    5.4.2 实验结果分析  54-55
    5.4.3 火焰阵面厚度的讨论及其计算  55-57
  5.5 不同截面处的离子电流、温度及压力信号比较  57-65
    5.5.1 实验装置  57
    5.5.2 无障碍物时传播火焰两不同截面温度、压力及离子电流比较  57-61
    5.5.3 有障碍物传播火焰两不同截面温度、压力及离子电流比较  61-63
    5.5.4 有/无障碍物两种情况下压力信号的比较  63-65
  5.6 本章小结  65-66
6 结论与展望  66-68
  6.1 论文主要工作和结论  66-67
  6.2 存在问题及解决措施  67
  6.3 对今后工作的展望  67-68
参考文献  68-71
致谢  71-72
作者简介及读研期间主要科研成果  72

管道内瓦斯传播火焰阵面的若干问题研究

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