為探究不同材質(zhì)金屬絲自身磁性差異對(duì)抑制氣體爆炸的影響,在密閉圓形管道中進(jìn)行丙烷-空氣爆炸實(shí)驗(yàn),采取爆炸瞬態(tài)壓力測試、產(chǎn)物組成色譜檢測和數(shù)值模擬機(jī)理分析相結(jié)合的方法進(jìn)行探究。結(jié)果表明:與填裝非磁性鋁絲組相比,鐵磁性鐵絲組爆炸壓力峰值更低;產(chǎn)物中一氧化碳和二氧化碳含量減少,殘余丙烷和生成烴類物質(zhì)種類和含量均增多;模擬分析得到溫度敏感性基元反應(yīng)R96,R1,R334,R276,R396,R254促進(jìn)溫度升高,R104,R409,R19,R358抑制溫度升高;鐵磁性的鐵絲可能由于自身的感應(yīng)磁場效應(yīng)使其抑制自由基反應(yīng)較鋁絲更為有效。研究方法將產(chǎn)物分析與數(shù)值模擬相結(jié)合,對(duì)分析爆炸特性和抑爆機(jī)理具有參考意義。 

【文章來源】：中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2020,16(07)北大核心

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【部分圖文】：

密閉系統(tǒng)氣體爆炸實(shí)驗(yàn)裝置示意

填裝面積密度為18 161 m2/m3鐵磁性的鐵絲和非磁性的鋁絲后,利用傳感器監(jiān)測爆炸瞬態(tài)壓力變化情況,得到填充不同金屬絲材料下5%丙烷爆炸瞬態(tài)壓力曲線,如圖2所示。由圖2可知,點(diǎn)火后,管道內(nèi)壓力呈現(xiàn)不斷上升的趨勢,壓力曲線中第1次出現(xiàn)的壓力峰值為爆炸沖擊波抵達(dá)傳感器時(shí)所致,到達(dá)第1次壓力峰值后,壓力開始降低;填裝不同性質(zhì)的金屬絲材料,不同位置傳感器所測得壓力曲線中壓力峰值明顯不同,填裝鐵磁性的鐵絲爆炸壓力初始峰值低于非磁性的鋁絲,且均低于空白組,達(dá)到初始爆炸壓力峰值后爆炸壓力開始減少,直至反射波重新作用于傳感器后壓力開始增加。由圖2(a)可知,空白組爆炸壓力經(jīng)過傳感器后壓力開始下降。3個(gè)傳感器爆炸壓力峰值分別為33,298,377 kPa,達(dá)到Pmax所用時(shí)間為104.925 ms,壓力上升速率為3.59 kPa/ms;由圖2(b)可知,填裝非磁性的鋁絲后,3個(gè)傳感器爆炸壓力峰值分別為21,112,123 kPa,達(dá)到Pmax所用時(shí)間49.730 ms,壓力上升速率為2.47 kPa/ms,壓力峰值和壓力上升速率低于空管道;由圖2(c)可知,填裝鐵磁性的鐵絲后,3個(gè)傳感器爆炸壓力峰值分別為23,32,31 kPa,達(dá)到Pmax所用時(shí)間31.538 ms,壓力上升速率為0.98 kPa/ms,壓力峰值更低,壓力上升速率更緩慢。填裝金屬絲材料后,爆炸壓力峰值和壓力上升速率較空白組均大幅降低,鐵磁性的鐵絲材料效果優(yōu)于非磁性的鋁絲材料,爆炸得到有效抑制。不同填裝材料下5%丙烷爆炸不同位置傳感器壓力峰值如圖3和表1所示。

由圖3和表1可知,在不同材料下1號(hào)傳感器壓力較為接近,填裝材料后壓力峰值仍較低�？瞻捉M丙烷爆炸壓力峰值表明,1,2號(hào)傳感器之間爆炸壓力峰值相差265 kPa,2,3號(hào)傳感器之間爆炸壓力峰值相差79 kPa。填裝非磁性的鋁絲材料后,1,2號(hào)傳感器之間爆炸壓力峰值相差91 kPa,2,3號(hào)傳感器之間爆炸壓力峰值相差11 kPa,均低于空白組,相同位置傳感器壓力峰值降低,壓力傳播受到抑制。填裝鐵磁性鐵絲材料后,1,2號(hào)傳感器之間爆炸壓力峰值相差9 kPa,2,3號(hào)傳感器之間爆炸壓力峰值相差-1 kPa,遠(yuǎn)低于空白組和填裝鋁絲組,相同位置傳感器間壓力降低值更大。同時(shí)填裝鐵磁性鐵絲組相較鋁絲組和空白組的3號(hào)傳感器爆炸壓力峰值分別降低67.4%和91.8%。不同材料下壓力差值和壓力峰值降低率表明,在爆炸傳播的過程中,金屬絲的抑爆效果越好,相同位置傳感器壓力越低,不同位置傳感器之間的壓力峰值差值越小。填裝金屬絲材料可達(dá)到抑爆效果,鐵磁性的鐵絲抑爆效果較非磁性的鋁絲更加有效。表1 不同填裝材料5%丙烷爆炸不同位置傳感器壓力峰值及對(duì)比情況Table 1 Peak pressures and comparison of sensors at different locations for 5% propane explosion with different filling materials kPa 組別 1號(hào)傳感器 2號(hào)傳感器 3號(hào)傳感器 壓力均值 1,2號(hào)傳感器差值 2,3號(hào)傳感器差值 空白組 33 298 377 236 265 79 鋁絲組 21 112 123 85 91 11 鐵絲組 23 32 31 29 9 -1

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]金屬網(wǎng)對(duì)瓦斯爆炸抑制作用的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 童宇,劉天生.  中北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(05)
[2]原油管道氮?dú)庖直瑢?shí)驗(yàn)研究[J]. 高建豐,何笑冬,周韶彤.  中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2018(09)
[3]甲烷/空氣混合氣體爆炸基元反應(yīng)特征及能量分析[J]. 楊春麗,劉艷,李祥春.  煤礦安全. 2018(05)
[4]絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)容器管道開口系統(tǒng)氣體爆炸的影響[J]. 崔洋洋,王志榮,錢承錦,鄭楊艷.  解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(01)
[5]甲烷爆炸感應(yīng)期內(nèi)火焰光譜特征分析方法研究[J]. 劉奎,李孝斌,鄭丹.  光譜學(xué)與光譜分析. 2015(08)
[6]磁場強(qiáng)度對(duì)層流預(yù)混火焰燃燒過程中NOx生成特性的影響[J]. 陳偉鵬,朱秉森,李保衛(wèi),武文斐.  熱能動(dòng)力工程. 2014(03)
[7]HAN阻隔防爆技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 高建村,龐磊,孟倩倩.  中國安全科學(xué)學(xué)報(bào). 2013(08)
[8]天然氣、液化石油氣爆炸后氣體產(chǎn)物成分對(duì)比[J]. 馮莉莉,宋文華,范子琳,魯志寶.  消防科學(xué)與技術(shù). 2013(06)
[9]磁場對(duì)瓦斯爆炸及其傳播的影響[J]. 葉青,林柏泉,菅從光,賈真真.  爆炸與沖擊. 2011(02)
[10]封閉空間瓦斯爆炸過程的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析[J]. 梁運(yùn)濤.  中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(02)



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