静电放电火花点燃特性与危险性分级方法

由分析静电放电火花羔火过程的物理特征和静电放电火花的点燃特性。根据静电放电火花的能量大小、放电火花空间分布范围和放电火花持续时间,研究静电放电火花实际点燃可燃物的可能性大小,给出6种典型静电放电火花的实际点燃能力。根据灰色系统理论,分析静电放电火花点火源序列和可燃物危险性序列之间存在的关联性,对静电放电火花的实际点燃危险性进行定量评价,将工业生产条件下的静电放电火花点燃危险性分为4级。     

静电放电火花点燃危险性分级方法研究

本文研究静电放电(ESD)火花的点燃危险性特征.根据静电放电火花的能量大小、放电火花空间分布范围和放电火花持续时间,研究静电放电火花实际点燃可燃物的可能性,总结了6种典型静电放电火花的实际点燃能力.根据数据序列理论,分析了静电放电火花点火源序列和可燃物危险性序列之间存在的关联性,对静电放电火花的实际点燃危险性进行定量评价,将工业生产条件下的静电放电火花点燃危险性分为4级,并对聚烯烃粉体生产工艺过程中典型和频发性的静电放电火花的点燃危险性进行了定量评价.     

二冲程煤油发动机稳态工况最小点火能量研究*

【】最小点火能量是衡量可燃混合气能否被火花点燃及难易程度的重要依据。本文以着火热理论和最小点火能量计算模型为基础,建立GT-POWER与MATLAB联合仿真计算模型,计算了不同点火条件下的最小点火能量,并进行了煤油发动机台架试验验证。试验结果表明,所建立的煤油发动机最小点火能量计算模型正确可行,可为煤油发动机运行性能测试及后续研究提供依据。通过仿真计算,分析了过量空气系数、初始温度、点火提前角及火花塞间隙等参数对最小点火能量的影响关系,     

二冲程煤油发动机稳态工况最小点火能量

最小点火能量是衡量可燃混合气能否被火花点燃及难易程度的重要依据。以着火热理论和最小点火能量计算模型为基础,建立GT-POWER与MATLAB联合仿真计算模型。计算了不同点火条件下的最小点火能量,并进行了煤油发动机台架试验验证。试验结果表明,所建立的煤油发动机最小点火能量计算模型正确可行,可为煤油发动机运行性能测试及后续研究提供依据。通过仿真计算,分析了过量空气系数、初始温度、点火提前角及火花塞间隙等参数对最小点火能量的影响关系。     

动电极静电点火能测试装置

炸药粉的静电点火能用于评价炸药生产和储运过程中的静电危险性.静电点火能测试装置应该符合本身安全、操作便利、可靠性和重复性好的要求.对于有些炸药的静电点火能量测试,出现双能量区域;低能量区域仅在动电极点火方式中出现,高能量区域则可同时出现在动电极和固定电极点火方式中.放电极隙间的静电放电特性对炸药的点火概率有明显的影响.放电极隙间可能存在4种放电模式,即振荡放电、弧光放电、火花放电和低电压接触放电.有些炸药对接触放电十分敏感,被静电放电点燃的能量非常低.动电极静电点火能测试装置,由直流伺服电机控制电极的渐近运动和定位,放电极隙间的点火能量则由瞬态数据记录仪和微机自动测试分析系统获得.     

电路本质安全性能计算机分析方法

直流低压本质安全电路在IEC火花试验装置上进行爆炸检测时会产生电弧放电。如果将火花试验装置的电极在闭合或断开时的放电电弧看作一个非线性电阻，则可以实现电路本质安全性能的计算机辅助分析方法。介绍了电路本质安全性能计算机分析方法的评价原则；给出了3种不同性质电路(电阻、电感和电容)的电弧放电数学模型；介绍了计算机辅助分析方法的步骤以及电路本质安全性能分析的特殊问题：最后给出计算机分析软件的流程图和结果样例。为设计人员预估电路本质安全性能提供一个方便的方法。     

煤矿井下瓦斯抽采PVC管静电场试验

 针对矿井瓦斯抽采在PVC 管壁电荷积聚产生强静电场而导致静电放电的危害,通过搭建塑性管瓦斯流动静电场测试装置,模拟测试瓦斯流动过程中塑性管道的静电场,同时数值计算静电放电有效点火能量。研究结果表明,改变瓦斯流速、管径和瓦斯浓度,PVC 管静电场总体趋势是开始时电场随时间逐渐增大,而后趋于稳定,流动瓦斯与PVC 管壁面摩擦产生电荷积聚而导致的静电场可达20 kV/m 以上。以甲烷的最小点燃能量0.28 mJ 为标准,大多时刻PVC 管静电放电有效点火能量小于0.28mJ,处于安全状态,但某些时刻有效点火能量大于0.28 mJ,使得瓦斯处于爆炸的最小点火能量范围。从试验分析瓦斯抽采PVC 管静电场及有效点火能量,可为矿井瓦斯抽采防静电措施提供科学依据。     

基于超级电容的B/KNO3激光点火数值模拟

为了研究B/KNO₃（硼/硝酸钾）药剂基于超级电容驱动的激光点火规律,建立了从超级电容驱动激光二极管到激光辐照加热药剂全过程的激光点火时域模型,分析了放电电压和超级电容容值及等效电阻对激光点火延时的影响,基本揭示了基于超级电容的B/KNO₃激光点火特性和规律.仿真结果表明,随超级电容放电电压、容值的增加及超级电容等效电阻的减小,激光输出功率与能量均显著增加,激光点火延迟时间缩短,点火能量显著下降.仿真结果可为基于超级电容的激光快速点火设计提供依据及技术支撑.     

粉末颗粒在混粉电火花加工中作用机理研究

混粉电火花加工在小脉冲能量下可稳定进行,良好的加工效果主要归因于工作液煤油中粉末颗粒.从粉末颗粒在放电间隙中引起的电场畸变入手,运用W agner模型,分析计算了粉末颗粒对放电间隙和工作液复合介电系数的影响,结果表明放电间隙和工作液的复合介电系数均有所增大,但放电间隙的增大程度更高,于是得出了混粉电火花加工放电过程稳定性提高的根本原因,即混粉电火花加工时的极间等效电容较常规电火花加工时大大减小,对加工过程的影响程度减弱.相关的实验结果与分析计算值相一致,证明了理论分析的正确性.     

高电阻电极对微细电火花放电加工影响的研究

微细电火花放电加工过程中,由于单位脉冲放电的材料去除率(放电凹坑直径)决定了最小加工尺寸以及微细电火花加工的加工表面粗糙度,所以减少单位脉冲放电的材料去除率具有重要作用。为达到此目的,采用具有高电阻材料如单晶硅作为工具电极。分析结果显示,随着工具电极电阻提高,放电电流峰值逐渐降低,脉冲放电时间增加,放电能量减小。另外,研究并测试了硅电极加工不锈钢工件时电阻值对工件表面放电凹坑直径的影响。实验结果表明当硅工具电极电阻值提高时,放电凹坑直径逐渐降低;并达到最小值0.5μm;同时降低了工件表面粗糙度值0.03μm;提高了表面加工质量。     

聚乙烯粉体粒径对静电放电点火的影响

运用标准粉尘爆炸测试装置Hartmann管分别测试了聚乙烯粗料与经过筛分的聚乙烯粉尘的最小点火能量,通过将不同形式的静电放电能量与最小点火能量的测试结果进行比较,分析了聚乙烯粉体粒径对静电点火的影响.研究结果表明,聚乙烯粉体的最小点火能量和最大粒径近似成指数关系.对未经过筛分的原始粉尘,各种形式的静电均无法将其点燃;对粒径小于0.5 mm的聚乙烯粉体,可以排除电晕放电、刷形放电和堆表面放电作为点火源的可能性,火花放电和传播型刷形放电是可能的点火源,有效预防火花放电和传播型刷形放电便能阻止聚乙烯闪爆的发生.     

电极加工时间对电火花加工效率影响规律研究

研究电极加工时间对电火花加工效率的影响规律可以为控制电极加工时间来提高电火花加工效率提供重要理论依据.首先通过实验检测不同电极加工时间对应的有效放电频率,发现在带抬刀的电火花加工中,加工效率随电极加工时间的增加而先增加后降低.随后通过观察放电过程中加工间隙内气泡和加工屑的运动,发现底面间隙内加工屑浓度随电极加工时间的增长而增加.在此基础上,证明了加工效率随电极加工时间的变化规律具有确定性.     

电极结构对等离子体显示单元放电效率的影响

利用实验和数值模拟方法研究等离子体显示屏放电单元中的电极间隙、长度、壁障高度等不同参数对放电特性的影响.结果表明,放电效率随电极长度、间隙大小的增大而增大,壁障的存在也使效率略有增加并导致单元有效电容减小,但对放电电压影响很小.单元高度对放电效率影响不大,但可以降低同样间隙下的放电电压.合理选择电极结构可以在较低的维持电压下获得较高的放电效率.     

火花放电能量精确控制系统研究

通过对采集的电流、电压进行积分计算的方法,设计了粉尘云最小点火能火花放电能量的精确控制系统,通过IGBT(绝缘栅双极晶体管)来控制电路中剩余能量的泄放,实现了放电能量相同但放电时间不同并且可控的目标,即实现了最小点火能量的放电能量和放电速率的控制.实验表明:该控制系统对于100 J与10 J能量的控制误差为5%,当能量为1 J时误差为10%;对于粒度为8~13μm的铝粉,当放电能量为1 J时,放电时间越短,粉尘云越容易被点燃,说明铝粉在能量输入速率较高时更加容易点燃.     

微孔电火花加工极间工作液流动状态研究

电极旋转是提高微孔电火花加工效率的有效手段,而极间的工作液作为放电介质,其运动状态是影响微孔电火花加工放电状态和加工效率的关键因素之一.依据粘性流体运动学偏微分方程建立了旋转电极周围工作液的机理模型,应用FLUENT软件对此模型进行了流场计算与模拟,结果显示放电间隙内工作液为层流状态.结合得到的工作液流动规律,应用流场中微粒动平衡理论对电蚀产物颗粒的分布规律进行研究,发现电蚀产物颗粒在间隙内的分布只与颗粒直径有关.由此提出了通过调整放电参数来改变颗粒直径进而改善间隙放电状态的新方法,为合理选择放电参数提供了理论依据.     

瓦斯爆炸电火源点火特征的实验研究

本文以华北科技学院瓦斯爆炸实验室为平台,自行研制了一套点火器系统,对瓦斯爆炸点火特征进行了研究。用示波器法测定了在不同充电电压和电极间隙下的点火能量,分析了充电电压和电极间隙对点火能量的影响效应。结果表明:充电电压越大,点火能量越高;电极间隙有一个最佳值,在最佳间隙下的点火能量最低,超过最佳间隙,点火能量会随着电极间隙的增大而增大。     

粉尘云最小点火能数学模型

以在实验基础上获得的电火花等效计算数据为能量输入,并按照粉尘云的点火机理建立了完整的粉尘云最小点火能数学模型.通过模型计算,研究了粉尘粒径、粉尘质量浓度、湍流度、火花能量密度及火花放电时间对最小点火能的影响.计算结果与实验测量结果基本一致.通过将模型计算与实验测量相结合将使粉尘云最小点火能的确定更准确、合理.     

基于电化学溶解的电火花高速穿孔后处理工艺研究

为解决电火花加工因放电高温和出口间隙缺液而导致的小孔孔壁表面质量差、孔形精度低的问题,提出基于电化学溶解的电火花高速穿孔后处理工艺方法。通过流场仿真对比了螺纹管电极与圆柱管电极二者加工间隙内流速以及流速的矢量分布,并通过对照实验对仿真结果进行了验证,最后针对电解后处理的加工参数进行了优化。结果表明:相较于圆柱管电极,螺纹管电极能将侧面加工间隙内的轴向流速数值从27.17 m/s提高至52.29 m/s,这更有利于微小加工间隙内加工产物有效排出;小孔经过电化学二次处理后,其锥度降低了近38%,圆度误差约降低了32%,并且高温火花放电导致的孔壁表面缺陷大幅减少;最终获得的小孔精度最高时的电解后处理加工参数组合为电压幅值30 V、电解液质量浓度6 g/L、电解扩孔时间25 s。     

工件超声振动对不同放电间隙电火花加工的影响研究

为了分析超声振动对不同放电间隙电火花加工的影响,利用Fluent软件对放电间隙为75μm、65μm、55μm和40μm的工件超声振动电火花间隙流场进行数值模拟。研究发现:在工件超声振动作用下,放电间隙的减少可以促进加工液的流动,增加放电间隙流场压力变化范围,同时缩短加工屑从加工间隙排出的时间。搭建试验平台,通过调整放电参数来改变放电间隙的大小,对放电间隙为75μm、65μm、55μm和40μm的工件超声振动电火花进行加工试验。结果表明:放电间隙在75μm到55μm之间时,工件的表面粗糙度随着放电间隙的减小而降低;当放电间隙减少到40μm时,工件表面粗糙度反而升高。结合仿真与试验可知:在一定放电间隙范围内,工件超声振动有助于提高加工精度,当放电间隙过小时,工件超声振动会使加工屑过快排出放电间隙,不利于电火花持续放电,从而造成加工质量的下降。     

工件超声振动对不同放电间隙电火花加工的影响

为了分析超声振动对不同放电间隙电火花加工的影响,利用Fluent软件对放电间隙为75μm、65μm、55μm和40μm的工件超声振动电火花间隙流场进行数值模拟。研究发现:在工件超声振动作用下,放电间隙的减少可以促进加工液的流动,增加放电间隙流场压力变化范围,同时缩短加工屑从加工间隙排出的时间。搭建试验平台,通过调整放电参数来改变放电间隙的大小,对放电间隙为75μm、65μm、55μm和40μm的工件超声振动电火花进行加工试验。结果表明:放电间隙在75μm到55μm之间时,工件的表面粗糙度随着放电间隙的减小而降低;当放电间隙减少到40μm时,工件表面粗糙度反而升高。结合仿真与试验可知:在一定放电间隙范围内,工件超声振动有助于提高加工精度,当放电间隙过小时,工件超声振动会使加工屑过快排出放电间隙,不利于电火花持续放电,从而造成加工质量的下降。