發(fā)布時間：2021-04-18 23:03

　　為預防煤礦井下瓦斯與乙炔（C₂H₂）混合氣體爆炸的發(fā)生,通過在CHEMKIN-Pro軟件中使用化學反應模型GRI-Mech3.0,研究不同體積分數(shù)C₂H₂對瓦斯爆炸的爆炸極限的影響,并詳細分析爆炸過程中壓力、溫度、自由基及其敏感性變化和爆炸結束后主要生成物含量。研究結果表明:隨著C₂H₂體積分數(shù)的增大,混合氣體爆炸下限降低,爆炸上限上升,最大爆炸壓力和最高爆炸溫度變大,O2的消耗量變大,生成物中的CO體積分數(shù)上升,其他生成物如CO2、H2O、NOx體積分數(shù)下降;而且C₂H₂加速消耗自由基中的O、OH,導致O、OH自由基含量顯著下降;敏感性分析顯示,隨著C₂H₂的加入,促進主要自由基消耗的反應從R158變?yōu)镽53,促進主要自由基形成的反應由R155變?yōu)镽38。 

【文章來源】：中國安全科學學報. 2020,30(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

混合氣體爆炸極限的變化

圖2為爆炸過程中溫度和壓力的變化。對于所有測試工況，溫度和壓力迅速增加到最大值，然后保持在該值不變�？傮w而言，瓦斯-C2H2混合氣體的最大壓力和最高溫度值均大于純瓦斯氣體爆炸。隨著C2H2體積分數(shù)逐漸增加，最大壓力值與最高溫度值逐漸增加，最大壓力由0.22 MPa變?yōu)?.234 MPa，上升了6.3%，最高溫度由2 888 K變?yōu)? 980 K，上升了3.2%。從圖2中可以看出，添加C2H2使得瓦斯爆炸的感應期大大縮短。這表明C2H2極大地影響瓦斯爆炸，提高了爆炸的破壞威力，加快了化學反應速率。但是模擬結果與文獻[7-8]有一定偏差。主要因為壓力模擬中使用的定容容器的體積較小，使得模擬結果與實際壓力具有一定誤差，模擬溫度為絕熱溫度，比實際溫度稍大。2.4 瓦斯與O2的變化

CO2與H2O通常被視為無毒的氣體，但是高體積分數(shù)的CO2對人的呼吸有極大的抑制作用，嚴重的會造成窒息，高溫水蒸氣也會對人體皮膚和呼吸道產(chǎn)生灼燒作用。圖4為不同工況下CO2與H2O體積分數(shù)的變化，隨著C2H2的體積分數(shù)從0%增加到2.0%時，CO2的最終體積分數(shù)從4.5%逐漸降低到3.8%，下降了15.6%,H2O的最終體積分數(shù)從14.5%逐漸降低到13.3%，下降了8.2%。氧氮化物為混合氣體爆炸產(chǎn)生的另一種產(chǎn)物。NO是一種惰性氣體，但在有氧的情況下很容易被氧化成NO2。在各種氮氧化物中，NO2是一種高度腐蝕性和劇毒氣體，對人的呼吸系統(tǒng)非常有害。圖5a、圖5b為NOx的變化趨勢�？梢钥闯�，隨著C2H2體積分數(shù)的增大，NO與NO2的體積分數(shù)分別下降33.9%、61.9%。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]受限空間N2、CO2及H2O抑制瓦斯爆炸的數(shù)值模擬研究[D]. 溫海燕.遼寧工程技術大學 2013



本文編號：3146328