可燃气体的爆炸极限和最大允许氧含量的测定及影响因素研究

通过实验分析了可燃气体(液体蒸汽)的爆炸极限规律,同时独到地分析了各浓度可燃气体(液体蒸汽)的最大允许氧含量的规律;通过爆炸极限和最大允许氧含量规律的对比研究,分析了两者的影响因素,指出两者从不同角度界定了可燃气体(液体蒸汽)的爆炸范围。     

可燃气体爆炸极限计算的探讨

描述了可燃气体爆炸极限的概念,对一般可燃气体爆炸极限的计算给出了推荐公式,阐述了影响燃气爆炸极限的因素和可燃气体爆炸极限的估算步骤。     

气体钻井井下燃爆分析

与常规钻井相比,气体钻井在提高机械钻速、发现和保护油气藏等方面优势明显,由于负压钻进时,地层流体极易进入井筒,地层产出的可燃气体和氧气混合后具有燃烧、爆炸的潜在危险,容易发生严重的灾害性事故,在气体钻井应用中往往需要充分预测和评估钻遇气层的危险程度并提前采取应对措施。结合气体钻井实际施工情况,简要介绍了气体钻井过程中井下燃爆方面的研究进展,分析了气体钻井过程中可燃气体发生燃爆的条件。并从混合可燃气体组成、温度、压力,以及惰性气体含量等几个方面,展开论述了爆炸极限的主要影响因素。依据经验公式计算了某井气体钻井过程中可燃气体爆炸极限的变化情况,得出可燃气体下限值随井深增加略有减小,可燃气体上限值随井深增加明显增大的结论。结合该井实际施工情况,验证了计算的可靠性,可以看出氮气钻井过程中的氧含量安全范围很窄（2.43%4.20%）。     

注空气采油油井产出气体燃爆特性

注空气采油工艺过程中存在产出气爆炸等安全问题,在分析产出气-空气混合物爆炸体积分数极限主要影响因素的基础上,利用Le Chatlier公式和图版计算混合物的爆炸体积分数极限,估算临界氧含量,采用圆柱状爆炸容器,在20～90 ℃、0.2～1.2 MPa下对产出气-空气混合物进行燃爆特性试验,确定爆炸体积分数极限范围、临界氧含量及爆炸区域,制定油井氧含量的安全标准.结果表明:可燃产出气的爆炸体积分数极限和临界氧含量受温度、压力、氧含量、点火能量、位置和惰性气体等因素的影响;爆炸范围随温度、压力和氧含量的升高而变宽,危险性增大;临界氧含量随温度、压力的升高而降低;高温高压模拟工况条件下,爆炸范围和氧含量随惰性气体体积分数的增加迅速减小,惰性气体体积分数和氧含量对爆炸体积分数下限影响较小,而对体积分数上限影响很大.     

管道内瓦斯爆炸引起沉积煤粉尘二次爆炸的实验研究

为了系统研究可燃气体、可燃粉尘的爆炸特性,研制了一套由水平燃烧爆炸管道、配气系统、点火系统和爆炸压力测试系统组成的水平管道式气体-粉尘爆炸实验系统.利用该系统进行了瓦斯爆炸引起沉积煤粉尘二次爆炸的实验研究.结果发现二次爆炸的爆炸压力随煤粉尘浓度的增大呈现出先增大后减小的变化规律,最大爆炸压力出现在煤粉尘浓度为200g/m3附近;随着煤粉尘粒径的增大,二次爆炸的爆炸压力则是线性递减的,该研究结果对煤矿安全生产有重要的指导意义.     

飞机燃油箱冲洗惰化过程的理论研究

采用微分计算方法,在考虑、不考虑燃油中溶解氧逸出这2种极限情况下,建立了燃油箱气相空间冲洗惰化的数学模型,并用实验数据验证了模型的正确性.以无氧逸出模型为基础,定义了物理意义明确的惰化率、气相体积换气次数和总体积换气次数3个参数,用于简捷描述惰化效果及所需要的冲洗气量.研究结果显示:在无氧逸出模型中,气相体积换气次数及惰化终了时气相空间的含氧量与载油量无关,而总体积换气次数随载油量的增加线性减少;在有氧逸出模型中,由于受从燃油中逸出氧气的影响,气相体积换气次数随载油量增加而急剧上升,而总体积换气次数仍与载油量成反比关系;当载油率相同时,有氧逸出模型的换气次数大于无氧逸出模型的换气次数.在进行实际冲洗惰化设计时,可在这2种模型的计算结果之间选择合适的值来估算富氮气体的流量.     

粉尘爆炸基本特性研究

本文从爆炸的现象给出了粉尘爆炸的定义,阐述了可燃粉尘的爆炸条件、爆炸机理、影响因素及爆炸特点,并根据爆炸的三要素点火源、可燃物和氧组成的“危险三角”原理,给出预防粉尘爆炸的几个措施。     

热力学第二定律在确定可燃气体爆炸极限中的应用

本文从热力学第二定律出发,分析了可燃气体的爆炸过程,借助孤立熵增原理,建立了单组分气体爆炸极限的计算公式,进行了实例验算,对计算结果的普适性和精确度进行了分析评价,从而为可燃气体的爆炸极限计算提供了科学的定量依据。     

可燃气体爆炸极限测试装置现状及探索

以自主设计的可燃气体爆炸极限测试装置为主线,介绍了常用爆炸极限测试装置的特点,分析了自主设计的可燃气体爆炸极限测试装置的优缺点,为爆炸极限的测试研究提供了一种新的测试方法及装置。通过对甲烷爆炸试验的研究,实现甲烷爆炸压力的实验值与文献值的标定,修正了系统的误差。     

变温工况下可燃制冷剂的爆炸极限

鉴于当前紧迫的HCFCs淘汰形势,很多学者针对替代潜力较大的HFC161和HC1150的热力性质、循环性能以及常温下可燃性等进行了研究,然而针对变温工况下上述可燃制冷剂爆炸极限影响规律的研究却极为少见.为此,本课题组建立了一套由上位机自动控制的可燃气体爆炸极限测试系统,并对HFC161和HC1150在-3～55,℃范围内的爆炸极限进行了试验研究.结果表明:在一定的温度范围内,温度升高会使不可燃的混合气体出现热激化现象,而成为可燃可爆状态.当环境温度由-3,℃升高到55,℃时,HFC161和HC1150的爆炸极限范围分别增加了1.42%、4.59%.低温对制冷剂爆炸极限有较明显的抑制作用;2种工质的燃爆特性的温度敏感区大约位于10～40,℃区间,当温度高于40,℃或低于10,℃时,温度对制冷剂可燃上、下限的影响均减弱.试验结果和变化规律为可燃制冷剂在变温工况下的安全应用奠定了基础.     

可燃性气体临界燃烧爆炸的非平衡统计模型

本文给出了一个模拟可燃性气体燃烧反应的自催化非平衡统计模型,该模型能够基本描述可燃性气体稳定燃烧和失稳爆作的反应过程.引用对该模型稳定性分析的结论,具体分析了该模型稳定燃烧和爆炸转换的临界条件和两种特例,并讨论了其临界爆炸机理.     

高温高压下N2和CO2对CH4/C2H6/C3H8混合气抑爆效果研究

油田伴生气经常会发生燃爆事故,为提升采油过程的安全性,需研究N₂与CO₂在井筒高温高压条件下的抑爆效果. 目前对于高温高压条件下固定可燃气体积分数,不同体积分数N₂和CO₂对爆炸特性影响的研究较少. 对40 °C,初始压力0.5、1.0、2.0 MPa,不同N₂和CO₂体积分数下CH₄/C₂H₆/C₃H₈混合气到达最大爆炸超压的时间、最大爆炸超压和爆燃指数K_G进行了相关研究,分析了不同初始压力和2种惰性气体对爆炸特性参数的影响. 试验结果表明:不同初始压力下N₂和CO₂各自的惰化机理相同;CO₂的惰化效果优于N₂且存在最优点,该点之前CO₂的惰化效果与N₂相比优势逐渐增强,由化学作用占主导地位,该点之后化学作用已达到最大效果,因此CO₂的惰化效果虽仍强于N₂,优势却逐渐减小.      

管内油气两相流流量变化瞬态过程研究

为了给油气两相流管线的设计和运行的安全性提供参考依据,并为油气两相流瞬态模型研究提供检验数据,对流量改变引起的油气两相流瞬态过程进行了详细实验研究．实验系统的管路采用管径为２９ｍｍ,总长为１８ｍ的有机玻璃管道,由水平段、垂直上升段和垂直下降段三种管道布置组成;实验工质为３０＃机油和空气．在垂直下降段、水平段和垂直上升段设置测量段,测量压力、压降、含液率和流型;用微机数据采集系统实现自动连续采集,能得到流动参数快速变化的详细信息．该系统可同时采集１６路信号,采集频率为１ｋＨｚ．实验发现,增加气相流量时压力会陡然增加,超过最后的稳态值,出口流量也会出现瞬间峰值,增加液相流量和分别减小两相流量的操作不会引起超越稳态值的问题,因此在油气两相流管线的设计和运行操作时应考虑气相流量增加过程中出现的极大值超越稳态设计值所带来的技术问题．     

空气等离子体炬改性连续玻纤束的工艺研究

玻璃纤维表面光滑且呈化学惰性，聚丙烯缺少极性官能团，导致玻璃纤维与聚丙烯之间的界面润湿性能较差。为了提升玻璃纤维增强聚丙烯（GFRP）复合材料的界面结合性能，设计并搭建了空气等离子体炬处理装置，通过该装置在连续玻璃纤维束表面沉积SiO_x纳米颗粒，并测定了改性玻璃纤维的润湿性能和GFRP复合材料的界面剪切强度；采用响应曲面法（RSM）分析了喷嘴与纤维间的距离、载气流量、处理时间对玻璃纤维润湿性能的影响，并对这些工艺参数进行了优化。结果表明：当处理距离为20 mm、载气流量为1.5 L/min、处理时间为6 s时，与对照组相比，改性后的玻璃纤维与聚丙烯的接触角降低了49.8%，GFRP复合材料的界面剪切强度提高了94.7%；载气流量对玻璃纤维润湿性能的影响程度最大，处理时间次之，处理距离的影响最小。优化后的工艺参数为：喷嘴与纤维间的距离为18 mm，载气流量为1.7 L/min，处理时间为7 s。在此工艺条件下制备了空气等离子体炬改性的玻璃纤维，实测的接触角（24.6°）与预测值（25.0°）之间的偏差仅为1.6%。     

空气等离子体炬改性连续玻纤束的工艺研究

玻璃纤维表面光滑且呈化学惰性，聚丙烯缺少极性官能团，导致玻璃纤维与聚丙烯之间的界面润湿性能较差。为了提升玻璃纤维增强聚丙烯（GFRP）复合材料的界面结合性能，设计并搭建了空气等离子体炬处理装置，通过该装置在连续玻璃纤维束表面沉积SiO_x纳米颗粒，并测定了改性玻璃纤维的润湿性能和GFRP复合材料的界面剪切强度；采用响应曲面法（RSM）分析了喷嘴与纤维间的距离、载气流量、处理时间对玻璃纤维润湿性能的影响，并对这些工艺参数进行了优化。结果表明：当处理距离为20 mm、载气流量为1.5 L/min、处理时间为6 s时，与对照组相比，改性后的玻璃纤维与聚丙烯的接触角降低了49.8%，GFRP复合材料的界面剪切强度提高了94.7%；载气流量对玻璃纤维润湿性能的影响程度最大，处理时间次之，处理距离的影响最小。优化后的工艺参数为：喷嘴与纤维间的距离为18 mm，载气流量为1.7 L/min，处理时间为7 s。在此工艺条件下制备了空气等离子体炬改性的玻璃纤维，实测的接触角（24.6°）与预测值（25.0°）之间的偏差仅为1.6%。     

巷道瓦斯爆炸二次反冲的数值模拟

通过建立瓦斯爆炸流场的数学模型,运用ＴＶＤ（ｔｏｔａｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｄｉｍｉｎｉｓｈｉｎｇ）格式的有限差分方法,模拟了瓦斯爆炸冲击波峰值超压沿井巷的衰减规律,着重反映了冲击波二次反冲过程,其结果对于实际防爆工程设计具有指导意义。     

易燃易爆介质防爆抑爆技术研究进展

对易燃易爆介质的防爆抑爆技术进行了阐述,指出了目前监测控制技术,惰化技术,爆炸泄放技术的应用特点及技术关键;封闭空间抑爆技术比较成熟,利用传感测控技术,抑制剂技术,抑爆启动技术和阻火隔爆技术较好地解决了封闭空间的防爆抑爆问题,开敞空间抑爆技术虽然利用传感技术,抑制剂技术解决了一些问题,火焰减速灭火机理以及环保型抑制剂的灭火机理仍是目前热门研究课题。     

矿井密闭巷道内瓦斯排放的数学模型

 矿井密闭巷道的瓦斯排放属于矿井通风管理中重要的非正常作业,应对瓦斯排放的过程进行详细的设计以保证排放过程的安全。在瓦斯排放速度不变的条件下,假设巷道内瓦斯与新鲜风流瞬间充分混合,则巷道瓦斯浓度在排放过程中均匀变化。在与传统瓦斯排放方法比较的基础上,建立一种新的瓦斯排放数学模型。该模型推导了巷道内瓦斯浓度与排放速度、排放时间和全负压通风量等参、变量之间的依赖关系。通过计算在排放过程中的危险时间长度及排放风险,得出危险排放时间与初始浓度无关、排放风险与排放率无关的重要结论。最后通过一个瓦斯排放算例,证明了该数学模型的优越性。     

转子转速和气体流量对2524铝合金除气效果的影响

采用水模拟实验和铝熔体除气实验相结合的方法研究了转子转速和惰性气体流量对旋转除气法除气效果的影响及其机理.研究结果表明转子转速和气体流量对除气效果具有重要的影响.随着转子转速的增加,气泡尺寸减小,作用的区域增加,除气速率提高.在一定范围内随着气体流量的增加,气泡数量增加,除气效率提高.但当气体流量过高时,气体在转子与熔体之间产生隔离作用,气泡影响区域减小,除气效果变差.在本研究范围内转速550~690 r/min,惰性气体流量1~3 L/min是合适的工艺参数.