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石松子粉粉尘爆炸特性研究

作　者: 黄丽媛
导　师: 潘峰
学　校: 南京理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 粉尘爆炸石松子粉粉尘爆炸特性参数高速摄影仪火焰传播火焰温度
分类号: X932
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

粉尘爆炸的研究为工业生产安全提供了指导依据,且为降低粉尘爆炸事故的发生率提供了有力保证。本文以石松子为研究对象,以粉尘爆炸特性参数和粉尘燃烧火焰传播为研究主线。利用20L球测试装置,哈特曼管,以及粉尘云最小着火温度装置探讨了粉尘浓度,点火延迟时间,点火能量,喷粉压力,粒径大小以及点火方式对粉尘爆炸特性参数的影响并总结了相关规律。同时结合利用高速摄影仪和红外热成像仪研究了石松子粉火焰在哈特曼管中的传播以及火焰温度的变化规律。具体如下：(1)采用哈特曼管测试装置测得石松子粉的最小点火能为(10～15)mJ,在粉尘粒径为(37.5～30)gm时,粉尘的最佳着火浓度为500g/m3,最佳的点火延迟时间为(60～90)ms之间。(2)利用20L球测得石松子粉的爆炸下限浓度为(30～40)g/m3。粉尘的最佳点火延时为60ms。当粉尘粒径为(75～50)μm时,石松子粉发生粉尘爆炸的最佳粉尘浓度为500g/m3,此时粉尘的爆炸压力和爆炸指数达到最大分别为0.69MPa和17.0293MPa·m/s。当粉尘粒径为(50～37.5)μm时,石松子粉发生粉尘爆炸的最佳粉尘浓度为750g/3,此时粉尘的爆炸压力和爆炸指数达到最大分别为0.75MPa和22.6105MPa·m/s。说明小粒径的粉尘的爆炸危险性相对较大。根据危险性分级可得石松子粉的爆炸危险性为Ⅱ级。此外还研究了SiO2对粉尘爆炸的抑爆作用,结果表明当Si02的质量分数为20%时,爆炸压力和爆炸指数相对于无添加下分别下降18%和22.8%。说明SiO2对粉尘爆炸的抑爆作用显著。(3)利用粉尘云最小着火温度测试装置,分别在喷粉压力为0.06MPa和0.08MPa两个条件下测试了不同浓度下粉尘的着火温度。研究表明石松子粉粉尘云的最低着火温度为480℃。(4)结合利用哈特曼管测试装置,高速摄影仪以及红外热成像仪研究了石松子粉火焰在哈特曼垂直管中的传播过程。研究表明：火焰在垂直管中向上传播所达到的最大高度和最大速度随着粉尘浓度的增加先增大后减小。且在石松子粉尘云浓度为500g/m3,点火能量为800mJ时火焰传播到达最大速度为14.02m/s。石松子粉火焰的最高温度可达1112.1℃,火焰所达到的最大温度随着点火能量的增加先减小后增加。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-17
  1.1 课题的研究背景及意义  10-11
  1.2 粉尘爆炸国内外研究现状  11-15
    1.2.1 最小点火能的研究  11-13
    1.2.2 粉尘爆炸下限浓度的研究  13
    1.2.3 爆炸压力与爆炸指数的研究  13-14
    1.2.4 粉尘爆炸火焰传播的研究  14-15
  1.3 本文的主要研究内容  15-17
2 实验装置  17-22
  2.1 哈特曼管测试系统  17-18
  2.2 高速摄影装置  18-19
  2.3 20L球爆炸装置  19-20
  2.4 粉尘云最低着火温度装置  20-22
3 石松子粉粉尘爆炸特性研究  22-40
  3.1 实验样品  22-23
  3.2 最小点火能的研究  23-30
    3.2.1 实验原理及方法  24-25
    3.2.2 粉尘浓度对最小点火能的影响  25-27
    3.2.3 点火延时对最小点火能的影响  27-28
    3.2.4 喷粉压力对最小点火能的影响  28-30
  3.3 石松子粉尘云爆炸下限浓度的研究  30-33
    3.3.1 实验原理及方法  30-31
    3.3.2 最佳点火延迟时间的确定  31-32
    3.3.3 石松子粉爆炸下限的确定  32-33
  3.4 粉尘爆炸压力与爆炸指数的研究  33-37
    3.4.1 实验原理及方法  33
    3.4.2 粉尘浓度对最大爆炸压力的影响  33-34
    3.4.3 粉尘浓度对爆炸指数的影响  34-36
    3.4.4 石松子粉危险性分级  36-37
  3.5 粉尘云最低着火温度的研究  37-38
    3.5.1 实验原理及方法  37
    3.5.2 粉尘云最低着火温度研究  37-38
  3.6 石松子粉的抑爆研究  38-40
    3.6.1 实验原理及方法  38-39
    3.6.2 不同浓度SiO_2对石松子粉的抑爆效果研究  39-40
4 石松子粉尘火焰传播特性的研究  40-63
  4.1 实验系统与方法  40-41
    4.1.1 实验装置系统  40-41
    4.1.2 实验方法  41
  4.2 粉尘云在管道中的传播  41-46
  4.3 石松子火焰传播规律  46-59
    4.3.1 石松子粉火焰的传播特征  46-47
    4.3.2 石松子粉浓度对火焰前锋端面和火焰速度的影响  47-53
    4.3.3 点火能量对火焰前锋端面和火焰速度的影响  53-59
  4.4 石松子粉粉尘云火焰温度变化特性  59-63
    4.4.1 实验原理  59-60
    4.4.2 石松子粉火焰温度的变化  60-61
    4.4.3 点火能对火球大小的影响  61-62
    4.4.4 点火能对火焰最大温度的影响  62-63
5 总结与展望  63-65
  5.1 总结  63-64
  5.2 展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-71
攻读硕士期间完成的论文  71

石松子粉粉尘爆炸特性研究

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