粉尘爆炸研究现状根据美国消防协会(NFPA),定义任何直径为420μm或者更小的细碎粒子为粉尘[11]。在本文中我们所指的粉尘为普遍的工业粉尘颗粒材料,与粉尘的粒度无关。工业处理的粉尘超过70%是可燃的,这就意着含有粉尘处理工艺过程的多数工业厂房均是易发生粉尘爆炸的。30472
1 粉尘爆炸下限浓度的研究
爆炸下限浓度的测定中多数是在20升爆炸球中进行的。采用的点火剂为总质量2.4g,质量分数分别为:40%的锆粉、30%的硝酸钡和30%的过氧化钡组成,总点火能量为10kJ[12]。
在粉尘爆炸下限研究中,高聪等曾利用20L爆炸球爆炸测试仪器对四种不同规格的煤粉进行了粉尘爆炸的测试。最终试验结果表明,煤粉的粉尘粒径越小,其爆炸下限越低,最大爆炸压力越大,爆炸指数越大。随着粉尘浓度的上升,粉尘的最大爆炸压力先逐渐增加,有一最大爆炸压力的浓度峰,然后减少,,最大压力上升速率同上。在浓度为600g/ m3左右达到最大爆炸压力峰值。陈网桦等对片状铝粉黑索金(RDX)粉尘及他们的混合物利用20L球爆炸装置对其爆炸指数进行了系列试验,得出铝粉为非活性粉尘,爆炸压力和 压力上升速率随铝粉浓度上升而增大,到一定值后趋于稳定[13]。RDX作为活性粉尘,同样爆炸压力和压力上升速率随其浓度上升而增加,到一定值后趋于稳定,但其最大爆炸压力的浓度较大。论文网
2 粉尘的最小点火能的研究
最小点火能(Minimum Ignition Energy)是指能够引起粉尘云(或可燃气体与空气混合物)燃烧(或爆炸)的最小火花能量[14]。即在一定的试验条件下可以让爆炸混合物持续燃烧或者爆炸的最小电火花能量。也被称为临界着火能。
1975年,随着科学的发展和电火花发生系统的不断完善, Erlend Randeberg等在实验测量中发现有一些较敏感的易燃粉尘只有1mJ左右的最小点火能,研究学者普遍认为的10mJ的最小点火能降低到1mJ,一些感度极高的可燃粉尘,如铝粉的点火能量只有0.018 mJ。经不断努力,Erlend Randeberg研发出新的电火花发生器。
潘峰等用哈特曼管和20L爆炸球测试装置对玉米粉的爆炸危险性进行了测试评估实验,测试表明玉米淀粉的最小点火能为40~80mJ,从而确定玉米淀粉的危险性为Ⅰ级。王军等通过哈特曼管结合粉尘点火仪等设备对火炸药粉尘进行了系列试验,测试火炸药的最小点火能。经过多次试验,影响最小点火能的因素较多,其中,在实验室允许条件下,对粉尘浓度、电极间的空隙、放电回路中电阻等因素进行了重点测试,测得火炸药粉的最小点火能。
3 不同粉尘浓度和爆炸压力测试
煤粉在浓度为500 g/m3时爆炸压力最大,因为煤粉粒径低,粒子与氧气的接触面积大,燃烧充分,因此爆炸压力大。
毕明树和李江波通过对煤粉的浓度、甲烷的浓度等对爆炸压力的影响做了研究。结果表明:甲烷浓度与其化学当量愈接近,火焰的传播速度愈快,煤粉的爆炸压力随浓度先增后降,在其浓度500g/ m3时爆炸压力达到最大值,当添加一定的煤粉于低浓度的甲烷中时,爆炸速度比单纯甲烷明显增加。管道的压力随火焰速度的增加明显增加,且在管道末端爆炸压力达到最大值。
黄英等人研究了铝/空气混合物燃烧爆炸中的粉尘粒径大小对爆炸影响的效果,燃烧火焰传播平衡比组分和铝/空气混合物的颗粒的效果。结果表明:火焰传播速度与尘埃粒子的纳米比例明显相关,当纳米级别粒子比例较大时,传播速度比较大。当燃烧两种粒子水平的混合物,将有重叠或分开的粉尘火焰。
4 最大压力上升速率的研究
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