甲烷、煤塵火焰結(jié)構(gòu)及傳播特性的研究.pdf

1、我國(guó)煤礦頻繁發(fā)生的瓦斯、煤塵爆炸事故給人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅。為確保煤礦安全、高效的生產(chǎn)，必須對(duì)煤礦爆炸事故的發(fā)生和發(fā)展有全面、充分的認(rèn)識(shí)，以揭示其發(fā)生的內(nèi)在機(jī)理。 在本研究中建立了火焰精細(xì)結(jié)構(gòu)探測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以對(duì)氣體火焰、粉塵火焰及氣固兩相火焰的結(jié)構(gòu)及傳播機(jī)理進(jìn)行研究分析。 利用火焰精細(xì)結(jié)構(gòu)探測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)首先在開(kāi)放管道中對(duì)煤塵空氣混合物的著火特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而在封閉管道中研究了甲烷空氣預(yù)混火焰的傳播。

2、在一定的條件下，以球面在管道中傳播的火焰會(huì)形成Tulip火焰。實(shí)驗(yàn)證明Tulip火焰的生成和初始混合物的化學(xué)當(dāng)量比是有關(guān)系的，它只在一定的化學(xué)當(dāng)量比范圍內(nèi)存在。甲烷空氣預(yù)混火焰燃燒后其火焰面接觸到燃燒管的壁面會(huì)造成火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊南陆?，因此?huì)引發(fā)Tulip火焰。 測(cè)量了不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)條件下，甲烷煤塵混合物中煤塵的最低爆炸濃度。利用高速紋影、微細(xì)熱電偶、離子探針和光電管系統(tǒng)地分析了甲烷煤塵復(fù)合火焰的傳播特性。研究結(jié)果表明，在煤塵空氣混

3、合物中添加適量的甲烷能明顯降低煤塵的最低爆炸濃度，粒徑對(duì)甲烷-煤塵-空氣混合物中煤塵最低爆炸濃度的影響較弱。在一定的甲烷濃度和煤塵濃度范圍內(nèi)，增加甲烷濃度、降低煤塵粒徑、提高煤塵中的揮發(fā)分均會(huì)增加復(fù)合火焰的傳播速度。在本文的甲烷濃度、煤塵粒徑分布范圍下，甲烷煤塵復(fù)合火焰?zhèn)鞑ニ俣入S著煤塵濃度的增加有一個(gè)先上升后下降的過(guò)程。 通過(guò)同步分析高速攝像系統(tǒng)和紋影系統(tǒng)記錄的火焰?zhèn)鞑D片以及燃燒過(guò)程中的溫度變化和反應(yīng)強(qiáng)度變化，測(cè)量了不同煤塵種