本文關鍵詞：管道中氫—空和甲烷—空預混火焰?zhèn)鞑ヅc壓力震蕩研究

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【摘要】：氫氣作為一種有著廣闊前景的新能源,開展氫氣與空氣預混燃燒爆炸特性的研究勢在必行。瓦斯爆炸是礦井生產的重大災害之一,近些年國內外學者對其研究并取得了一定的進展。本文對不同管道中氫氣/空氣預混爆炸和甲烷/空氣預混爆炸進行實驗研究,皆在為掌握可燃氣火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律、爆炸壓力變化規(guī)律和控制減小爆炸帶來的危害提供理論指導。本文使用自主搭建的小型可燃氣體爆炸實驗平臺,在長度相同截面不同的三個小型管道中進行爆炸實驗,從火焰前鋒形狀、火焰?zhèn)鞑ニ俣取⒈▔毫θ矫嫜芯苛斯艿澜孛鎸Ρㄌ卣鞯挠绊�、郁金香形成機理及爆炸壓力震蕩原因。首先進行了氫氣體積分數(shù)為20%、25%、30%、40%的氫氣/空氣預混爆炸實驗研究。結果表明,在相同管道中不同氫氣體積分數(shù)下,預混爆炸特征有著很大差別。出現(xiàn)郁金香火焰的工況其火焰?zhèn)鞑ニ俣葧邢陆?爆炸壓力出現(xiàn)不同程度的正負壓震蕩階段。相同氫氣含量的預混氣體在不同截面的管道中,預混火焰?zhèn)鞑バ螤畈煌鞑ニ俣茸兓厔菁八俣戎挡煌?管道越細越易形成郁金香火焰,且郁金香火焰出現(xiàn)位置越靠前。不論氫氣體積分數(shù)的大小或管道的粗細,管道中的火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c火焰?zhèn)鞑ミ^程的火焰形態(tài)密切相關。橫截面面積適中的管道,即長徑比居中的管道內平均火焰?zhèn)鞑ニ俣茸羁�、爆炸壓力的波峰值最大。其次進行了甲烷體積分數(shù)為8%,9%,9.5%,10%的甲烷/空氣預混爆炸實驗研究。相同甲烷體積分數(shù)的預混氣體在不同截面管道中的爆炸火焰?zhèn)鞑ヌ卣鞑煌Ｔ诔霈F(xiàn)郁金香火焰的工況其火焰速度都有再次上升階段。預混氣體爆炸壓力與火焰特征密切相關,管道截面尺寸對爆炸壓力值有很大的影響,在管道截面適中的管道中出現(xiàn)了最大的火焰?zhèn)鞑ニ俣取⒆畲蟊▔毫�。再�?將管道截面對氫氣/空氣預混爆炸影響和對甲烷/空氣預混爆炸影響進行比較分析,表明管道截面的粗細對氫氣爆炸和對甲烷爆炸的影響規(guī)律基本一致。管道截面的不同使得爆炸火焰?zhèn)鞑ミ^程的形狀、傳播速度以及爆炸壓力值不同,與最細和最粗的兩個管道相比,在截面適中的管道中出現(xiàn)火焰?zhèn)鞑ニ俣燃皦毫Φ淖畲笾怠Ｗ詈笤敿毜匮芯苛诵纬捎艚鹣愕墓r下的火焰?zhèn)鞑ゼ皦毫ψ兓?guī)律,分析了郁金香火焰的形成規(guī)律及原因,產生負壓的原因以及壓力震蕩的原因。本文以可燃氣體/空氣預混爆炸火焰動力學及壓力變化的理論為基礎,研究了管道截面尺寸對氫氣/空氣預混爆炸以及對甲烷/空氣預混爆炸的影響規(guī)律,分析了郁金香火焰形成原因和壓力震蕩原因,對于氫能源的安全利用及對預防瓦斯爆炸理論的完善有一定的幫助。
【關鍵詞】：可燃氣爆炸 氫氣 甲烷 郁金香火焰 壓力
【學位授予單位】：河南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O643.221
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 引言12-28
• 1.1 研究背景及意義12-14
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究意義13-14
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀14-24
• 1.2.1 可燃氣體爆炸理論研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 瓦斯爆炸傳播規(guī)律研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.3 氫氣爆炸傳播規(guī)律研究現(xiàn)狀20-24
• 1.3 目前研究的不足24-25
• 1.4 本文研究內容及技術路線25-28
• 1.4.1 研究內容25
• 1.4.2 技術路線25-28
• 2 實驗系統(tǒng)28-34
• 2.1 實驗系統(tǒng)組成28-30
• 2.1.1 管道系統(tǒng)28
• 2.1.2 配氣系統(tǒng)28-29
• 2.1.3 壓力與光電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)29
• 2.1.4 火焰圖像采集系統(tǒng)29-30
• 2.1.5 點火系統(tǒng)30
• 2.2 實驗方法及過程30-31
• 2.2.1 實驗具體步驟30-31
• 2.2.2 火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠嬎?/span>31
• 2.3 實驗驗證31-32
• 2.4 本章小結32-34
• 3 管道截面尺寸對氫氣爆炸火焰及壓力的影響研究34-50
• 3.1 氫氣/空氣預混爆炸火焰?zhèn)鞑ゼ皦毫φ鹗幪匦匝芯?/span>34-40
• 3.1.1 預混火焰?zhèn)鞑バ螤?/span>34-35
• 3.1.2 預混火焰?zhèn)鞑ニ俣?/span>35-37
• 3.1.3 爆炸壓力震蕩特征37-40
• 3.2 截面尺寸對爆炸火焰及壓力的影響規(guī)律研究40-48
• 3.2.1 尺寸對郁金香火焰形成的影響規(guī)律40-43
• 3.2.2 不同截面尺寸下火焰?zhèn)鞑ニ俣忍卣?/span>43-46
• 3.2.3 尺寸對爆炸壓力值及壓力波震蕩的影響規(guī)律46-48
• 3.3 本章小結48-50
• 4 管道截面尺寸對甲烷爆炸特征的影響規(guī)律研究50-60
• 4.1 尺寸對郁金香火焰的影響規(guī)律50-52
• 4.2 不同截面尺寸下火焰?zhèn)鞑ニ俣忍卣?/span>52-54
• 4.3 截面尺寸對爆炸特征的影響研究54-56
• 4.4 管道截面尺寸對氫氣甲烷爆炸影響的相同與不同56-58
• 4.4.1 對預混火焰形狀的影響57
• 4.4.2 對預混火焰速度的影響57-58
• 4.4.3 不同截面尺寸下預混爆炸壓力規(guī)律58
• 4.5 本章小結58-60
• 5 郁金香火焰形成和壓力震蕩規(guī)律分析60-76
• 5.1 氫氣-空氣預混火焰?zhèn)鞑ミ^程的現(xiàn)象及分析60-62
• 5.2 火焰速度和壓力數(shù)據(jù)反應的傳播規(guī)律62-68
• 5.3 爆炸后管道中產生負壓和壓力周期震蕩的原因68-73
• 5.4 本章小結73-76
• 6 研究結論及創(chuàng)新性76-78
• 6.1 研究結論76-77
• 6.2 創(chuàng)新點77
• 6.3 展望77-78
• 參考文獻78-86
• 作者簡歷86-88
• 學位論文數(shù)據(jù)集88

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