瓦斯浓度对爆炸压力及压力上升速率影响

不同的瓦斯浓度爆炸时产生的爆炸压力及压力上升速率是不同的。运用自行研制的实验系统,对不同瓦斯浓度对瓦斯爆炸压力及压力上升速率的影响进行了实验研究,得到了定容瓦斯爆炸最大爆炸压力、最大压力上升速率等特征参数;得出瓦斯浓度与瓦斯定容爆炸最大爆炸压力及最大压力上升速率呈二次函数关系,另外,国家目前在气体爆炸特性方面尚无统一的标准出台,文中所采用的实验设备以及实验方法为瓦斯爆炸特性实验标准的制订提供了依据。     

瓦斯爆炸对躲避硐室影响的数值模拟

为研究瓦斯爆炸对矿井躲避硐室的影响,在封闭及开口管路中分别进行了瓦斯爆炸过程的数值模拟,运用ICEM软件建立了躲避硐室的物理模型,使用FLUENT软件对不同边界条件下的瓦斯爆炸压力、温度变化进行数值模拟,运用Origin软件对瓦斯爆炸过程中的压力、温度变化进行曲线拟合.结果表明:封闭条件下,躲避硐室中承受的最大爆炸压力和最高温度分别为0.61 MPa以及2 269 K;开口条件下,躲避硐室中承受的爆炸超压及最高温度分别降至12.39 k Pa和1 773 K.综合爆炸超压及爆炸引起的高温影响,躲避硐室应该尽可能地远离独头巷道.     

管道内瓦斯爆炸火焰传播压力与温度特性

为了研究瓦斯爆炸的压力与温度特性,利用矩形管道装置对不同体积分数的瓦斯进行爆炸实验.采用压力传感器和微细热电偶测量爆炸过程中压力与温度的变化,并结合高速摄像仪采集火焰传播图像.研究结果表明:该管道内最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率以及火焰温度峰值都随瓦斯体积分数的增加呈先增加后减小的趋势,到达最大爆炸压力的时间随瓦斯...     

基于20 L球形爆炸装置的微米级铝粉爆炸特性实验

采用20 L球形爆炸装置,对6种不同粒径分布的微米铝粉在不同浓度下的爆炸特性进行了实验研究,考察了浓度和粒径对铝粉爆炸特性的影响规律,并分析了其爆炸产物的表面特征.结果表明,铝粉的最大爆炸压力、压力上升速率和爆炸指数随铝粉浓度的增加呈抛物线变化,在最适爆炸浓度（c_opt=500g/m3）时三者均达到峰值.随着铝粉粒径的减小时,最大爆炸压力、压力上升速率呈指数增加趋势,且在铝粉粒径小于10μm时,其增幅更为显著.爆炸过程中的铝粉粉尘云的燃烧时间随铝粉浓度的增大呈指数规律衰减并趋于平缓,同时随着铝粉粒径的减小而降低.      

受限空间初始压力对瓦斯爆炸反应动力学特性的影响

为了探求不同初始压力下瓦斯爆炸的动力学特性,采用详细的瓦斯爆炸链式反应机理(包括53种组分,325个反应),利用软件CHEMKINⅢ,对其中的SENKIN子程序包进行修改,通过数值计算和模拟,得出了在受限空间中不同初始压力对瓦斯爆炸动力学特性的影响。对不同初始压力条件下瓦斯爆炸压力和温度的变化趋势,反应物摩尔分数的变化趋势,致灾性气体的生成及变化趋势做了详细的模拟和分析。计算结果表明:初始压力对瓦斯爆炸温度影响较少,对爆炸压力影响较大;初始压力越大,瓦斯爆炸的引爆时间越短,爆炸强度越大,链式反应中自由基的摩尔分数就越小,所产生的CO摩尔分数越少,而所产生的CO2、NO和NO2摩尔分数就会越多。     

细水雾粒度对瓦斯抑爆效果的影响研究

细水雾作为抑爆介质具有高效、环保等优点,受到越来越多的重视。以透明管道为基础搭建了细水雾抑制瓦斯爆炸的实验平台,通过改变喷嘴个数、喷雾压力研究了不同细水雾流量、粒度对瓦斯爆炸上限的影响。根据实验物理模型,进行了细水雾与瓦斯燃烧爆炸相互作用过程的数值模拟。结果表明:随着细水雾粒度变小,瓦斯爆炸上限降低,水雾粒度与爆炸上限呈一阶增加指数关系; 细水雾粒度相对水雾流量在抑制瓦斯爆炸过程中起主导作用,190 μm左右的细水雾粒度具有更好的抑爆效果。研究得出的规律性结论可以为细水雾抑爆技术及装备的研究提供理论基础。     

障碍物对瓦斯爆炸火焰锋面参数的影响

在实验室小型模拟巷道的方形管道内,采用自制的微细热电偶和离子电流传感器、压电式压力传感器,测试了有/无障碍物2种情况下在不同位置处浓度为10.17%甲烷空气预混火焰锋面的传播过程中温度、离子电流强度及压力变化情况。实验结果表明,障碍物存在导致火焰锋面的最高温度值略有降低,由靠近点火端位置的1 303.7℃下降到1 234.4℃,远离点火端位置的1 198.7℃下降到902.5℃;离子电流曲线出现了明显的双峰值,强度明显增大,由靠近点火端的146.25nA上升到160nA,远离点火端的432.5nA上升到605nA;火焰锋面前方过早的产生前驱压力波,加速燃烧转爆轰(DDT)过程的提前实现。因此,巷道内应避免障碍物的存在。     

煤矿瓦斯爆炸的原因及对策研究

瓦斯爆炸是煤矿生产的主要灾害之一。近些年,我国发生了多起重大的瓦斯爆炸事故,造成了大量的财产损失及人员伤亡,同时也带了许多严重的社会影响。因此,瓦斯爆炸的防治具有紧迫性。本文结合实际,主要论述了瓦斯爆炸的原因及其危害,并提出了一些切实可行的对策及防止措施。     

瓦斯爆炸的突变模型

应用灾变理论原理,建立了反映瓦斯爆炸过程的尖点模型,该模型将影响瓦斯爆炸的参数归结为瓦斯浓度和以点火能为特征量的不确定性因子两个控制参数和一个反映系统安全程度的状态参数;基于这种数学模型,提出了分析瓦斯爆炸的概率风险评价思路。     

煤矿瓦斯爆炸成因与预防措施

煤矿瓦斯是煤矿五大灾害之一,近几年发生的煤矿之中,瓦斯爆炸占有相当大的比例。瓦斯爆炸一旦发生就会造成严重的人员伤亡和财产损失,研究表明造成瓦斯爆炸的基本条件为：瓦斯浓度为5％-16％;高温热源为（〉650℃）存在时间与瓦斯引火感应期;氧气浓度〉12％。     

ZrO2泡沫陶瓷对瓦斯爆炸的影响

为有效阻隔煤矿井下一次瓦斯爆炸后伴随的连续爆炸或多次爆炸,在爆炸实验管道内设置ZrO2泡沫陶瓷阻隔爆装置,进行瓦斯爆炸实验,分析ZrO2泡沫陶瓷的厚度和孔隙度对瓦斯爆炸压力波波速及超压的影响。结果表明：设置陶瓷阻隔爆装置后的爆炸压力波上升速率和超压较空管时均有所下降;30 mm厚的陶瓷对前驱压力波上升速率的衰减作用明显;泡沫陶瓷能够抑制爆炸波能量的传播,降低爆炸强度。该结果为煤矿阻隔爆技术的研究提供了新思路。     

基于Gaussian的瓦斯爆炸微观反应机理

为了从微观热力学和动力学角度揭示瓦斯爆炸机理,应用Gaussian软件,采用密度泛函(DFT)理论的B3LYP/6-31G方法对低温阶段瓦斯爆炸自由基链式反应进行定量分析,优化得到各步反应反应物和产物的稳定构型及相应构型参数,计算得到各反应的反应焓变、吉布斯自由能和活化能等重要参数.结果表明:链引发反应CH4 O2→CH3 HO2进行缓慢,反应焓为259.26kJ/mol,吉布斯自由能为210.68kJ/mol,需吸收大量热量才能激发反应进行.CH4 O2→HO2 HCO作为链分支在整个反应中起到至关重要的作用,相应的活化能为193.91kJ/mol,对瓦斯氧化加速达到爆炸有决定性意义.该结论对瓦斯爆炸机理的深层次研究及瓦斯爆炸防治提供了理论依据.     

压力对原油裂解成气影响的对比模拟实验

通过在不同的实验体系(常压和20 MPa)进行的原油裂解成气模拟实验,对原油裂解成气过程和裂解气产率进行研究。结果表明:低速率长时升温相对高速率短时升温对原油裂解成气更有利;压力对原油裂解有抑制或延迟作用,压力条件下原油初始裂解时间滞后,原油裂解温度门限较高;压力可能抑制了重烃气C2-5向甲烷的二次裂解,20MPa下在高温阶(600～650℃)较常压有显著高的C2-5产率和低的干燥系数;加压环境下水参与了原油裂解反应,加压水体环境下原油转化率降低而总产气率、重烃气C2-5产率和二氧化碳产率升高;二氧化碳和重烃气C2-5质量产率变化规律和形成机制比较接近;总裂解气主生气期在425～650℃,对应Ro约为1.5%～2.4%。     

基于CFX软件的瓦斯爆炸灾害气体扩散模拟

针对水利水电洞挖工程瓦斯爆炸后灾害气体扩散危险区域的确定问题,采用基于计算流体动力学理论的CFX模拟软件,结合向家坝水利水电站隧洞施工条件,假定第四层排水廊道内两个有代表性的地点作为瓦斯爆炸发生地点,对洞挖工程瓦斯爆炸后气体扩散进行模拟,分析隧洞各时间下不同区域的动态危险性。结果表明,竖井前瓦斯爆炸主要危险区域为第三层排水廊道及第四层排水廊道端头处,而竖井后为三层灌浆廊道及第四层排水廊道端头处,但对作业人员较多的主厂房和四号施工支洞影响均较小。数值模拟结果和理论分析吻合较好,证明所采用的数值模拟方法是有效和可行的。     

瓦斯爆炸的脆性理论层次分析

针对导致煤矿瓦斯爆炸事故发生的各种致因,运用脆性理论和模糊层次分析法对其进行脆性分析.从事件级别上考虑瓦斯爆炸的脆性过程,分析瓦斯系统内部各个事件之间的脆性联系,从中找出使整个系统崩溃(事故发生)的因素集合,利用模糊层次分析法建立计算煤矿瓦斯爆炸事故中各种致因权重的层次分析模型.根据模型计算所得结果,确定了在瓦斯积聚产生的前提下,火源的4个主要致因权重的重要度排序,由大到小依次为:放炮、机电管理混乱、明火、撞击摩擦火花.对它们进行重点监控,可以很大程度地避免事故发生.该模型及其结果为控制和预防瓦斯爆炸提供了理论依据.     

容器内可燃气体燃爆温度与压力的计算方法

对容器内可燃气体爆炸过程进行了热力学分析,得出可燃气体在容器内爆炸前后物质热力学能保持不变的结论。根据化工热力学能量守恒方程,推导出了两种容器内可燃气体爆炸温度和压力的计算方法。对几种可燃烃类气体进行了计算,其计算结果与文献值和实验值进行了比较分析,结果表明：燃爆温度的计算偏差为9．14％～11．15％,爆炸压力的计算偏差为5．84％～12．21％,说明了计算方法的有效性和实用性。结合计算实例对两种计算方法进行了阐述,计算结果基本一致。     

半封闭空间瓦斯爆炸冲击波传播距离研究

为揭示瓦斯在强爆和弱爆情况下冲击波超压变化规律,利用一维爆炸物理模型和爆炸理论,构建了冲击波超压随距离变化的数学模型,并用一端开口的半封闭爆炸试验装置,在保持瓦斯浓度和其他条件不变,仅改变点火能量大小实现了瓦斯爆燃和爆轰,验证理论求解.结果表明:半封闭受限空间内,爆燃情况下火焰传播速度要远小于爆轰条件下火焰传播速度,爆燃火焰传播速度为亚音速,爆轰为超音速;爆轰与爆燃的冲击波超压的理论解都小于实验值,但整个传播变化趋势基本一致;极强冲击波最大超压值与传播距离成反比,极弱冲击波最大超压值与传播距离的平方根成反比;爆燃和爆轰冲击波在燃烧区内的传播变化趋势与理论解基本吻合.研究结果为防治瓦斯爆炸破坏及爆炸事故灾害勘验提供了技术和理论支持.     

采用泄爆管泄放气体爆炸的数值模拟

采用k-ε湍流模型和涡耗散概念模型（EDC）,建立泄爆管泄放气体爆炸的模型,并模拟泄爆过程中火焰的传播过程。分析点火位置、泄爆压力（Pv）、泄爆管尺寸和结构对容器内爆炸超压(P_red)和压力上升速率的影响。结果表明:泄爆管内的气体爆炸是导致P_red异常上升的原因;P_red与Pv存在线性递增关系;泄爆管管长的增大或管径的减小均会增大P_red,且管径对其的影响更显著;泄爆管与容器之间采用平滑过渡的方式可降低P_red,但增大平滑过渡半径会使P_red上升;总泄爆面积相同时,采用2根泄爆管可降低P_red,但两管的位置对P_red的影响不显著。     

瓦斯爆炸实验载气过程分析

瓦斯爆炸是威胁煤矿安全开采的重大灾害之一.实验室进行管道模拟瓦斯爆炸实验是研究瓦斯爆炸特性的有效方法.针对瓦斯爆炸实验进行之前实验气体载气过程中出现的载气时间不明确,载气量模糊等问题,使用压差流量计算方法建立相关数学模型,并利用计算机编程语言Visual Basic进行计算机编程实现迭代计算.通过计算发现载气过程相当短暂,并且载气过程中管道内的压力增加与载气时间呈二次方关系.     

基于模糊神经网络的瓦斯爆炸危险性评价模型

煤矿瓦斯爆炸事故的复杂性和随机性决定了煤矿瓦斯爆炸重大危险源的变化不会按照某一特定的规律或函数变化.模糊神经网络具有较强的非线性函数逼近能力和较强的自学习、自适应和联想能力.通过简化易燃、易爆、有毒重大危险源评价模型,确定了网络的输入参数,应用模糊神经网络对各参数之间的关系进行计算,验算结果表明:该网络模型在评价煤矿瓦斯爆炸危险性方面效果良好.