圆正五金网 >> 美工刀

工业粉尘云爆炸下限的实验研究0金属喷头

2022-12-16

工业粉尘云爆炸下限的实验研究

工业粉尘云爆炸下限的实验研究 2011年12月09日 来源: 近年来,虽然粉尘爆炸的事故已大为减少,但在采矿和工业中粉尘的意外爆炸仍相当频繁。正确评估粉尘爆炸危险并减小这种危险性是非常重要的。描述粉尘爆炸特性的一个重要参数是最小爆炸浓度,从安全角度来说,可燃粉尘的最小爆炸下限浓度对实际生产过程是非常重要的。近年来,国际电工委员会(IEC)和国际标准化组织(ISO)己建立了许多标准测试方法[1]。影响粉尘爆炸下限浓度的因素很多,由于测试是在密闭装置中进行,因此利用爆炸压力判定爆炸下限浓度是一种非常重要方法。Siwek[2]在20L球形装置中对可燃粉尘进行了系统研究,这套实验装置的原理与ISO 认可的1m3装置相同,现在也已被IEC 定为国际通用的测试装置。笔者发现爆炸下限浓度与化学点火具的选择和燃烧时间有关,就此提出一种简单直接的测试爆炸下限浓度方法。1 理论分析粉尘爆炸是悬浮粉尘颗粒的快速燃烧反应,粉尘火焰以一种独特的方式传播,其过程是己燃粉尘云以分子或紊流扩散传给未燃粉尘云并将其点燃,粉尘-空气混合物火焰传播依赖于粉尘-空气的比率。燃烧速度在某一浓度下最大,当粉尘-空气比率增大或缩小时,燃烧速度都降低即存在一个燃烧波持续传播或停滞的临界值,也就是通常所指的粉尘爆炸下限,其相对应的粉尘云浓度就是粉尘爆炸下限浓度。目前已经有多种理论模型,但由于粉尘爆炸过程复杂,其火焰点火和燃烧波传播的机理仍在研究中,有关粉尘爆炸下限浓度的确定还依赖实验研究结果。运用20L球形爆炸装置测试爆炸下限浓度时,时间参数规定见图1。图1 爆炸压力与时间的关系燃烧持续时间t1:从点火时刻到最大压力值时的时间间隔。诱导时间t2:从点火时刻到压力曲线的切线与时间横轴交点之间的时间间隔。Pellmont[4]指出最小点火能量和燃烧时间存在关系,从压力与时间关系中可以得出最小点火能量。在评价粉尘爆炸特性时燃烧时间是一个参数。因此,爆炸下限浓度和燃烧时间的关系需要研究。根据火焰传播机理,当粉尘浓度低于爆炸下限浓度时,点火源只能点燃附近的粉尘颗粒。由于这一过程消耗热量,因此燃烧速率降低。当粉尘浓度高于某一值时,反应将产生足够热量,火焰可以继续传播。这样,爆炸下限浓度就表现出来,即浓度——燃烧时间曲线上对应最大时间的浓度值。2 实验装置和过程采用瑞士Adolf-Kunhner公司的20L球形爆炸装置,如图2所示。实验条件[5]如下:点火源采用化学点火具;点火能量为10kJ;点火头分别选用目前国内常用的黑火药和斯蒂芬酸铅点火头,点火药均选用ISO6184/1规定的药剂,即锆粉40%,硝酸钡30%,过氧化钡30%。每个点火具中点火药重量为1.2g,每次实验用2个点火具。充气压力P=20×105Pa,预抽真空:0.6×105Pa。实验用粉尘是市售工业铝粉和煤粉,两种粉尘平均粒径5~10μm。图2 粉尘爆炸测试装置每次实验前,装置内和粉尘贮罐内都必须清理干净,并进行空白实验实验时浓度从10g/m3开始并以10g/m3的间隔逐渐递增,直至粉尘-空气混合物被点燃。3 实验结果表1是实验选用的2种化学点火具空白实验的实验结果。表1 不同药剂点火头对化学点火具的影响点火具种类Pex/105Pat1/mst2/ms黑火药点火头1.111060斯蒂芬酸铅头火头1.16010从以上实验结果可以看出,国际标准所选用的化学点火具,虽然选择不同的点火,头其在密闭容器中产生的爆炸压力基本相同,但由于起爆药爆燃速度不同,所产生的燃烧延续时间和诱导时间有较大差异,根据国外大量实验研究结果和1m3装置测试结果[5],在20L装置中当燃烧时间在60ms左右其测试结果具有可比性[6~7]。通过以上研究,采用斯蒂芬酸铅点火头制得的点火具符合实验要求。图3是煤粉的浓度——燃烧时间曲线。t1随浓度增加而增加,当浓度达到40g/m3时,t1最大,然后随着浓度增加,t1降低,即在浓度为40g/m3t1存在极值,对实验用煤粉来说爆炸下限浓度为40g/m3。铝粉的实验结果如图4所示。对于铝粉浓度为70g/m3时燃烧时间t1最大。图3 煤粉粉尘爆炸浓度与燃烧时间关系

南京包皮手术哪家医院

徐州人流好医院

杭州哪个医院看皮肤

兰州治白癜风哪好

大连哪家银屑病医院好

友情链接