【摘 要】
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金属铝是性质活泼的工业原料,在使用和储运过程中会产生粉尘,遇到能量足够的点火源就可能发生爆炸。大量的爆炸事故是由于电器或者可燃气体发生爆炸引起的粉尘二次爆炸。铝粉二次爆炸或者多重爆炸物爆炸的剧烈程度要远远大于单一的气相爆炸。本文采取实验研究结合模拟计算的方法探究甲烷引燃铝粉发生两相爆炸时压力的传播规律。试验研究分为三个部分:以预混甲烷气体作为爆炸物和以甲烷和铝粉(6 μm,400 g/m3)作为爆
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金属铝是性质活泼的工业原料,在使用和储运过程中会产生粉尘,遇到能量足够的点火源就可能发生爆炸。大量的爆炸事故是由于电器或者可燃气体发生爆炸引起的粉尘二次爆炸。铝粉二次爆炸或者多重爆炸物爆炸的剧烈程度要远远大于单一的气相爆炸。本文采取实验研究结合模拟计算的方法探究甲烷引燃铝粉发生两相爆炸时压力的传播规律。试验研究分为三个部分:以预混甲烷气体作为爆炸物和以甲烷和铝粉(6 μm,400 g/m3)作为爆炸物的对比实验,分析得出在爆炸物中添加铝粉尘会出现多次爆炸,爆炸后的冲击波强度会大大增强;改变铝粉的总量,制造浓度分别为200g/m3、300 g/m3、400 g/m3、500 g/m3、600 g/m的粉尘云,爆炸结果表明保持粒子大小不变,最大爆炸压力会随着浓度的增大先上升后减小;保持铝粉的总量不变,改变所填充铝粉的颗粒大小从6 μm、12μm、18μm、24μm、30μm依次递增,发现随粒径的减小,最大爆炸压力出现先增后减的演化趋势。基于仿真软件ANSYS FLUENT所做的模拟研究分为两个部分:对比分析水平直管中数值计算和实验研究的结果,发现两种结果相符,爆炸冲击的强度先增大后减小,在燃烧区末端冲击波破坏性达到最大。制定具有可行性的模拟方案,计算带有拐弯结构和“T”型分岔结构的管道中发生铝粉爆炸时压力波的传播特点。模拟结果显示冲击波经过拐弯结构和分岔结构时都会形成大小不同的低压涡团和高压区。拐弯结构对冲击波主要起反射作用,而分岔结构对冲击波主要起分流作用。和直管相比,在两种结构内都不填充可燃物的情况下,压力衰减比直管中快。本研究结果对生产活动具有指导作用,应该防止多相可燃物并存的工业环境,引发连锁爆炸。涉及金属粉尘的工艺过程也要避免产生粒径过小的粉尘粒子,注意采取降尘措施预防形成粉尘云。研究结果还显示拐弯结构和分岔结构都能起到削弱冲击波的作用,在减少爆炸事故后果方面具有启示作用。但粉尘颗粒在拐弯结构和分岔结构处更容易发生积聚,使用带有拐弯、分岔管道的除尘系统或者输运系统时,要及时清理降尘。图39表9参83
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