喷粉压力及点火延迟时间对粉尘爆炸参数的影响

张博 张奇 谭汝媚

张博, 张奇, 谭汝媚. 喷粉压力及点火延迟时间对粉尘爆炸参数的影响[J]. 高压物理学报, 2014, 28(2): 183-190. doi: 10.11858/gywlxb.2014.02.008
引用本文: 张博, 张奇, 谭汝媚. 喷粉压力及点火延迟时间对粉尘爆炸参数的影响[J]. 高压物理学报, 2014, 28(2): 183-190. doi: 10.11858/gywlxb.2014.02.008
ZHANG Bo, ZHANG Qi, TAN Ru-Mei. Influence of Dispersion Pressure and Ignition Delay Time on the Dust Explosion Parameters[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2014, 28(2): 183-190. doi: 10.11858/gywlxb.2014.02.008
Citation: ZHANG Bo, ZHANG Qi, TAN Ru-Mei. Influence of Dispersion Pressure and Ignition Delay Time on the Dust Explosion Parameters[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2014, 28(2): 183-190. doi: 10.11858/gywlxb.2014.02.008

喷粉压力及点火延迟时间对粉尘爆炸参数的影响

doi: 10.11858/gywlxb.2014.02.008
基金项目: 国家自然科学基金项目(11372044)
详细信息
    作者简介:

    张博(1987—), 男,硕士研究生,主要从事事故演化动力学研究.E-mail:benchang1987@126.com

    通讯作者:

    张奇(1956—), 男,教授,主要从事安全理论与技术研究.E-mail:qzhang@bit.edu.cn

  • 中图分类号: O389;X932

Influence of Dispersion Pressure and Ignition Delay Time on the Dust Explosion Parameters

  • 摘要: 为进一步研究影响粉尘爆炸特性参数的因素,在5 L柱形密闭爆炸容器中,以食用玉米淀粉为试样,利用高压放电火花点火,并通过压力采集系统记录容器内压力的变化,研究了不同吹粉压力下,点火延迟时间对粉尘爆炸压力参数的影响,并对实验现象进行了理论分析。实验结果表明:点火延迟时间对粉尘爆炸压力和压力上升速率影响显著;吹粉压力存在一个临界值,当吹粉压力大于临界值时,存在一个最佳点火延迟时间,使得爆炸压力峰值和压力上升速率峰值最大,且随着吹粉压力的增大,粉尘爆炸的最佳点火延迟时间缩短;当吹粉压力小于临界值时,点火延迟时间越长,粉尘爆炸压力越小。

     

  • 图  实验系统示意图

    Figure  1.  Schematic of experimental set-up

    图  5 L柱形容器

    Figure  2.  The 5 L closed cylindrical vessel

    图  玉米淀粉扫描电子显微镜照片

    Figure  3.  Scanning electron microscope image of the cornstarch

    图  典型的玉米淀粉爆炸压力曲线

    Figure  4.  Typical pressure-time curve of cornstarch explosion

    图  点火延迟时间对爆炸压力的影响

    Figure  5.  Influence of ignition delay time on explosion pressure

    图  点火延迟时间对爆炸压力上升速率的影响

    Figure  6.  Influence of ignition delay time on rise rate of explosion pressure

    图  吹粉压力对最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率的影响

    Figure  7.  Influence of dispersion pressure on maximum explosion pressure and maximum rise rate of explosion pressure

    表  1  吹粉压力ps=0.60 MPa时玉米淀粉爆炸的实验结果

    Table  1.   Experimental results of cornstarch explosion when ps=0.60 MPa

    td/
    (ms)
    pm/
    (MPa)
    (dp/dt)m/
    (MPa·s-1)
    60 0.361 01 3.033 62
    60 0.665 67 9.056 72
    60 0.465 52 7.563 77
    60 0.444 53 6.109 54
    70 0.500 15 3.991 76
    70 0.544 28 7.852 13
    70 0.569 44 9.729 07
    80 0.634 00 10.290 85
    80 0.517 41 5.129 42
    80 0.579 26 7.071 67
    90 0.519 76 6.352 63
    90 0.477 99 5.160 00
    90 0.619 91 7.399 39
    90 0.450 68 4.203 25
    100 0.491 06 5.676 09
    100 0.468 73 5.516 08
    100 0.507 04 5.072 21
    100 0.462 93 3.264 08
    200 0.239 90 1.547 67
    200 0.166 92 0.763 07
    200 0.098 89 0.641 56
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    表  2  吹粉压力ps=0.50 MPa时玉米淀粉爆炸的实验结果

    Table  2.   Experimental results of cornstarch explosion when ps=0.50 MPa

    td/
    (ms)
    pm/
    (MPa)
    (dp/dt)m/
    (MPa·s-1)
    100 0.295 03 2.308 47
    100 0.300 19 2.192 18
    100 0.393 72 2.919 47
    100 0.331 01 2.636 61
    140 0.335 51 0.263 26
    140 0.417 63 3.202 63
    140 0.349 47 2.784 11
    140 0.467 10 4.731 72
    140 0.265 01 2.183 12
    150 0.361 09 3.494 08
    150 0.412 51 2.983 27
    150 0.441 82 5.056 85
    150 0.297 59 2.392 74
    160 0.405 75 4.068 13
    160 0.229 82 1.293 99
    160 0.373 91 2.834 65
    160 0.422 29 4.078 94
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    表  3  吹粉压力ps=0.40 MPa时玉米淀粉爆炸的实验结果

    Table  3.   Experimental results of cornstarch explosion when ps=0.40 MPa

    td/
    (ms)
    pm/
    (MPa)
    (dp/dt)m/
    (MPa·s-1)
    150 0.225 56 1.645 16
    150 0.250 91 2.002 67
    150 0.288 42 1.750 54
    180 0.306 51 2.655 32
    180 0.390 02 3.944 88
    180 0.203 12 1.292 90
    190 0.343 05 2.866 37
    190 0.309 87 2.458 32
    190 0.345 24 2.670 65
    200 0.393 38 3.620 61
    200 0.254 82 1.996 56
    200 0.403 90 3.591 35
    210 0.313 44 2.746 62
    210 0.325 07 2.600 36
    210 0.265 78 1.874 49
    250 0.255 14 1.271 95
    250 0.227 22 1.194 41
    250 0.227 22 1.194 41
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    表  4  吹粉压力ps=0.35 MPa时玉米淀粉爆炸的实验结果

    Table  4.   Experimental results of cornstarch explosion when ps=0.35 MPa

    td/
    (ms)
    pm/
    (MPa)
    (dp/dt)m/
    (MPa·s-1)
    30 0.352 07 5.368 77
    30 0.484 84 10.142 86
    30 0.471 23 8.504 05
    50 0.475 84 8.486 99
    50 0.381 88 4.383 70
    50 0.406 40 4.490 46
    100 0.353 59 3.264 20
    100 0.572 16 3.264 20
    100 0.328 90 4.000 88
    200 0.256 87 1.738 46
    200 0.118 17 0.969 86
    200 0.198 13 1.302 51
    200 0.096 87 0.707 28
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    表  5  吹粉压力ps=0.30 MPa时玉米淀粉爆炸的实验结果

    Table  5.   Experimental results of cornstarch explosion when ps=0.30 MPa

    td/
    (ms)
    pm/
    (MPa)
    (dp/dt)m/
    (MPa·s-1)
    30 0.504 01 10.075 03
    30 0.401 68 6.089 00
    30 0.507 93 9.291 64
    50 0.375 40 4.994 49
    50 0.363 59 3.882 16
    50 0.391 82 4.382 96
    80 0.304 17 2.565 62
    80 0.375 98 4.790 62
    80 0.394 49 3.687 00
    100 0.358 69 3.602 43
    100 0.261 19 2.450 56
    100 0.357 29 3.700 16
    150 0.270 90 1.767 62
    150 0.316 10 3.698 96
    150 0.291 30 2.699 97
    200 0.185 97 1.080 47
    200 0.186 12 1.052 11
    200 0.197 82 1.979 10
    200 0.236 38 2.114 03
    250 0.191 49 1.353 56
    250 0.157 11 1.113 00
    250 0.112 26 1.011 96
    250 0.146 25 0.869 75
    300 0.110 93 0.415 76
    300 0.152 07 0.910 87
    300 0.191 98 0.975 18
    350 0.068 79 0.462 72
    350 0.166 58 1.054 05
    350 0.069 84 0.353 86
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  • [1] Cashdollar K L. Overview of dust explosibility characteristics[J]. J Loss Prev Process Ind, 2000, 13(3): 183-199.
    [2] Abbasi T, Abbasi S A. Dust explosions-Cases, causes, consequences, and control[J]. J Hazard Mater, 2007, 140(1): 7-44.
    [3] 谭汝媚, 李仕雄, 刘东.高湿度下点火延迟时间对粉尘爆炸参数的影响[J].中北大学学报(自然科学版), 2013, 34(6): 652-657.

    Tan R M, Li S X, Liu D. Effect of the ignition delay time on the explosion characteristic parameters of dusts in high humidity environment[J]. Journal of North University of China(Natural Science Edition), 2013, 34(6): 652-657. (in Chinese)
    [4] 牛芳, 刘庆明, 白春华, 等.甲烷-煤尘爆炸物火焰传播特性[J].高压物理学报, 2012, 26(4): 455-461.

    Niu F, Liu Q M, Bai C H, et al. Flame propagation and combustion in methane-coal-air mixture[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2012, 26(4): 455-461. (in Chinese)
    [5] Scheid M, Geißler A, Krause U. Experiments on the influence of pre-ignition turbulence on vented gas and dust explosions[J]. J Loss Prev Process Ind, 2006, 19(2): 194-199.
    [6] 袁旌杰, 伍毅, 陈瑜, 等.点火延迟时间对粉尘最大爆炸压力测定影响的研究[J].中国安全科学学报, 2010, 20(3): 65-69.

    Yuan J J, Wu Y, Chen Y, et al. Effect of ignition delay time on measurement of maximum explosion pressure of dusts[J]. China Safety Science Journal, 2010, 20(3): 65-69. (in Chinese)
    [7] Liu Q M, Bai C H, Li X D, et al. Coal dust/air explosions in a large-scale tube[J]. Fuel, 2010, 89(2): 329-335. doi: 10.1016/j.fuel.2009.07.010
    [8] Mercer D B, Amyotte P R, Dupuis D J, et al. The influence of injector design on the decay of pre-ignition turbulence in a spherical explosion chamber[J]. J Loss Prev Process Ind, 2001, 14(4): 269-282. doi: 10.1016/S0950-4230(00)00051-6
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-03-22
  • 修回日期:  2012-07-03

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