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管道中可燃气体燃爆特性研究

作　者: 高玉刚
导　师: 张立
学　校: 安徽理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 瓦斯爆炸点火能火焰传播火焰速度火焰压力前驱压力
分类号: X932
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文较为全面的介绍了可燃性气体爆炸的国内外研究现状,描述了管道中可燃气体燃烧爆炸的相关理论。用自行研发设计的管道爆炸试验测试系统对预混甲烷—空气混合气体在管道内的爆炸加速传播机理进行研究。实验操作部分只需通过燃爆测定系统控制仪按操作步骤进行即可,自动化程度高；测试部分采用小量程较高压力—灵敏度高态响应宽的传感器及采样速率高达20MS/S日本进口的HIOKI8861-50存储记录仪,使得信号捕捉与采集更加及时与精确。实验设计分为两部分：一部分,固定点火能量(375mJ),改变可燃气体浓度；另一部分,固定可燃气体浓度(10%),改变点火能；分别研究火焰传播规律以及火焰各项参数之间的关系。通过对试验数据的处理和分析,得到以下结论：1.在本实验测试条件下,最佳点火浓度为10%,此时火焰传播速度最快,且火焰压力也达到最大值(127.16KPa)；2.在弱约束管道中,可燃气体火焰传播规律随着浓度的变化而呈现不同的规律；3.在可燃气体最佳浓度范围两侧,随着可燃气体浓度增加或者减小,火焰传播速度与火焰压力也呈现出下降的趋势；4.在弱约束管道中,虽然火焰速度与传播距离在不同浓度条件下,呈现出不同的传播规律,但是火焰压力随着火焰的传播呈现出先增大后减小的变化趁势；每个测点处的火焰压力、前驱压力与浓度的关系,都呈现出相似的规律。都是在甲烷最佳浓度处,压力值达到最大值。5.五种不同大小的静电火花点火能下,随着点火能的增大,火焰传播速度、火焰压力与前驱压力也增大。并且在每组测点处,随着点火能的增加增大,火焰速度与火焰压力都增大；6.当采用起爆器材(药头或者雷管)点火时,实验结果表明：化学点火不仅可以从能量大小上大幅度提高点火能,而且燃烧更为猛烈,其着火形式也更为显著,有明显的火焰；7.在每组测点处,随着点火能的增大,前驱压力变化不大,可以看出静电火花的点火能对前驱压力波的影响较小。图52表19参60

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-18
  1.1 引言  12-13
  1.2 可燃气体火焰传播国内外研究现状  13-16
    1.2.1 国外研究现状  13-14
    1.2.2 国内研究现状  14-16
  1.3 本课题研究意义  16-17
  1.4 主要研究内容及创新点  17-18
    1.4.1 主要研究内容  17
    1.4.2 本文创新点  17-18
2 管道中可燃气体燃烧爆炸相关理论  18-28
  2.1 可燃气体燃烧爆炸理论  18-21
    2.1.1 缓燃、爆燃和爆轰  18-20
    2.1.2 可燃气体热爆炸理论  20
    2.1.3 甲烷链锁爆炸理论  20-21
  2.2 管道内火焰传播机理  21-23
    2.2.1 管道内层流火焰传播机理  21-22
    2.2.2 管道内湍流火焰传播机理  22-23
  2.3 弱约束管道的热燃烧理论  23-25
  2.4 影响管内可燃气体爆炸超压和火焰速度的主要因素  25-27
    2.4.1 管道状况  25
    2.4.2 混合气体的性质  25-26
    2.4.3 预混气体的浓度  26
    2.4.4 点火源  26
    2.4.5 障碍物的影响  26
    2.4.6 环境的影响  26-27
  2.5 本章小结  27-28
3 实验设计和研究方法  28-38
  3.1 实验系统及工作原理  28-35
    3.1.1 燃爆测定系统控制仪  28-29
    3.1.2 爆炸试验管道  29-30
    3.1.3 可燃气体浓度实时监测装置  30
    3.1.4 火焰速度测量装置  30-31
    3.1.5 压力测试装置  31-32
    3.1.6 点火装置  32-33
    3.1.7 动态数据采集分析仪  33-34
    3.1.8 实验测试系统的建立  34-35
    3.1.9 测试系统的特点  35
  3.2 管道测试系统的工作原理和实验步骤  35-36
    3.2.1 工作原理  35
    3.2.2 实验步骤  35-36
  3.3 本章小结  36-38
4 管道中甲烷气体爆炸特性实验研究  38-68
  4.1 实验研究方案的确定  38-39
    4.1.1 甲烷气体浓度的确定  38
    4.1.2 甲烷气体点火能的确定  38-39
  4.2 火焰压力传感器的标定  39-40
  4.3 甲烷浓度对燃爆传播影响的实验研究  40-55
    4.3.1 实验方案  40
    4.3.2 不同浓度条件下的实验结果  40-49
    4.3.3 浓度对甲烷燃爆实验分析  49-55
      4.3.3.1 距点火端不同距离的火焰速度、压力与浓度关系  49-53
      4.3.3.2 距离点火端不同距离的前驱压力波与浓度关系  53-55
  4.4 不同点火能的甲烷燃爆传播实验研究  55-66
    4.4.1 实验方案设计  55
    4.4.2 不同点火能的实验结果  55-61
      4.4.2.1 不同火花放电能量的甲烷火焰实验结果  56-59
      4.4.2.2 三种起爆器材点火对甲烷火焰实验结果  59-60
      4.4.2.3 相同点火能不同点火方式与甲烷火焰参数比较  60-61
    4.4.3 点火能对甲烷初始燃爆实验分析  61-66
      4.4.3.1 点火能与甲烷火焰参数的关系  61-65
      4.4.3.2 距点火端不同距离的前驱压力波与点火能关系  65-66
  4.5 本章小结  66-68
5 结论与展望  68-72
  5.1 结论  68-69
  5.2 对今后工作的展望  69-72
参考文献  72-76
致谢  76-78
作者简介及读研期间主要科研成果  78

管道中可燃气体燃爆特性研究

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