导航：安全管理网>> 安全论文>> 职业卫生论文>>正文

粉尘爆炸超压及响应研究

文档作者：郑秋雨孙永强王旭刘意曲芳文档来源： 1．沈阳航空航天大学安全工程学院 2．中国兵器工业导航与控制技术研究所		点击数：	更新时间： 2025年10月22日
下载地址：点击这里	文件大小： 975.22 KB 共4页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共4页]

本文件共4页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：975.22 KB 共4页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

上一篇：粉尘爆炸的无焰压力释放

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

述· 粉尘爆炸超压及响应研究
专 述 霪
粉尘爆炸超压及响应研究
郑秋雨 ，孙永强 ，王旭 ，刘意 ，曲芳
(1．沈阳航空航天大学安全工程学院，辽宁沈阳110136；
2．中国兵器工业导航与控制技术研究所，北京100089)
[关键词]粉尘爆炸；1．2L哈特曼管；最大爆炸压力；响应时间
[摘要]为进一步研究粉尘在密闭空间内的爆炸特性参数，采用1．2L哈特曼管作为爆
炸主体装置，加栽德国进口Omar系列压力传感器，在大气条件下对不同浓度的玉米淀粉和镁
粉进行了一系列实验，测得玉米淀粉和镁粉的最大爆炸压力和响应时间，并对其影响因素进行
分析。结果表明，随着玉米淀粉和镁粉浓度的增加，最大爆炸压力随之增大，响应时间由短变
长，达到一定浓度后又逐渐缩小再延长，并且镁粉相对于玉米淀粉的响应时间更短，爆炸压力
更大。
[中图分类号]X932；0389[文献标识码]A[文章编号]1004—9118(2017)02—0001—04
DOI：10．14023／i．cnki．dqfb．2017．02．001
Research on Overpressure and Response Time of Dust Explosion
Zheng Qiu—yu ，Sun Yong—qiang ，Wang Xu ，Liu Yi ，Qu Fang
(1．School ofSafety Engineering，Shenyang Aerospace University，Shenyang Liaoning 110136，China；
2．China Ordnance Navigation and Control Technology Research Institute，Bering 1 00089，China)
Key words：dust explosion；1．2L Hartmann tube；maximum explosion pressure；response time
Abstract：In order to investigate the explosion parameters of dust in the sealed container，the
maximum explosion pressure and response time of two kinds of dust at different concentrations under
atmospheric conditions through a series of experiments by 1．2L Hartmann tube explosion test unit
with Germany Omar type pressure sensor installed．The main results show that with the increasing of
the concentration of magnesium powder and corn starch，explosion pressure increases rapidly and re—
sponse time increases firstly and then declines when under certain concentration，subsequently enhances
again．Compared with corn starch，response time of magnesium powder is shorter and its 0一
verpressure is higher．
0 引言
近年来，工业生产中粉尘爆炸事故时有发生，
[收稿日期]2017—03—28
[基金项目]校青年人才启动基金(No．】6YB05)
[作者简介]郑秋雨(1982一)，男，博士，讲师。
造成了巨大的人员伤亡和财产损失，其中2014年
江苏昆山“8·2”特别重大爆炸事故更是将粉尘
爆炸这一专业词汇使得普通民众所熟知，粉尘爆
《电气防爆》201 7年6月 第2期
炸逐渐0I起各旧删’ 人员的高度重视
，J．燃粉 爆炸l 仃发 !频半商、破坏 强、范
⋯ in¨{．窬易J ： 二次爆炸等特 r 、 。’。 ljjjij，
爻 粉 『、爆炸的例 究i 嘤集中在爆炸机 及爆炸
特 数 办面、 ，包-J 最大爆炸Jti／『j、最大
力 Yt述牢、最小点火能、粉尘爆炸极限等，其影
响答数包括点火 时问、粉尘浓嫂、粉 径
、 r 封fd1 『{I形成 验所必 r fri 的粉
个怂浮状态，仃各种扬 办 ，包-]f,Jtl!积 扬 、
流携带式扬 干¨敞落式扬尘，无沦 种办 都
会 粉，一 厶r 诱甘 ，L湍流( ：乃扬／th 湍流)
lI仃适 强度的扬个湍流 粉 稳定怂浮必
川 少的条什，义JJl】删J 粉尘等容燃烧过程 巾
一 火延迟lIlr I,j (11J扬 I、电磁阀开肩II、J‘划和点火时
划 的 迟时间) ；’被川来定性表 r 工火I1 划所
刈-J1枷，J扬 湍流残仃 。。 ，点火延迟fi1『 没置／f
， 洲爆炸参数 不 相卜jj 涉及点火延
时 J 念的爆妫 装 ·般均是l，尢扬 ， 点火
的 -火 ．待分敞均匀后冉点火．所以点火延迟
『}1j 的没 均有4-； 一。。
小研究利用1．2I 哈特曼管作 爆炸 体装
I I ．．陔测试系统的点火方 为电热 点火．允将电
热 』JIJ热刽能够 燃粉 的热量等级，之后开启
电磁 释放高压 怵，采JLfJ堆积式扬，{ 将粉
I-,II ：；成怂浮状态， IU磁阀)}：启时刻和爆炸形成
II,J’刻川的时间段【!JJ 爆炸响应时 1。通过陔时问
川 以』 映H{爆炸过 的快慢及难易 度，研究成
将 粉，{ 爆炸的进· 研究提供 验依据
l 实验
I．I 实验材料
米淀粉是·种常 的粮食粉 ，具有HJ{
的粉 i=爆炸恺质、 验样品选用『1 食川’1j米淀
粉． 金属粉尘选择镁粉，粒侄d =l 50 m，纯度
为99．98％ ，J 家为 }I{f1Il戚豪镁粉有 公r
1．2 实验装置
验使J1j1．2⋯台特曼管作为测 装置，装置
圳冬1 l昕示，爆炸 为不锈钢制， 私!为1．2
』 卜 部分为：
(1)1．2 1 哈特曼管．实验时 允柜哈特曼
：J 部放入通 待测粉 ，．it4．1-其密 电热丝
jJI1热9 s后电磁阀 动(储气罐容 为0．05 1 ，喷
lI父 乃为5～6 baI·1，粉尘fl1J 向_I 分散 爆炸卒
— — ，) — —
I；t部形成粉 z ，并被电热丝引燃 ，卜粉 爆炸
(2)爆炸Jl={i 数据采集系统：利Jl J()⋯ ，系
0德 进【i Jj Jf 感÷} ()A2l R( l{l005 A3 、，和
试 f川0～10 haI，粘 ±0．5 I"S，绝刈漩 ：
0．05 har：传感器输f⋯也Jj 1)C 0～5＼’然 利
川 0换模块P 17l1进行A／1)转换 刘教 ：化
的Jt J他，最J 迎过研发的爆炸 J数据 Ⅲ 软
件进行 L 求和处 、数扔；采集的倒 发⋯装 极
J 的“点火引爆”按钮 ：动
图1 I 2 I 哈特曼管爆炸装置示意圈
2 结果与讨论
2．1 典型爆炸压力曲线
1．2 I 喻特曼锊爆炸窬器⋯1，粉 爆炸
力的变化} 经』 j 两次压力峰flI-阶段，其
爆炸J n1{线 2所，J 实验准街阶段．粉，{：
堆积 蘑菇喷头圳Ⅲ ，电磁阀处r父I'-~-Pt火态，爆炸
窬 内的压力与外界人气J 市闩同；电磁阀J ] ，
尚 流通过蘑婧喷头进入爆炸弈 ， IJ、J
{ 高；电磁阀 闭 小再有高 流进人，容
『大】 力保持恒定．此 容器内逐渐肜成 定质
浓俊的粉 云． l 1I1筇一个峰【!IJ 喷粉过 造
成的 ／，J丌高。f乜磁 开启时，f 热 被加热
9 备点燃粉 的能 等级，此}1,j ， 达到粉
爆炸极限范围内，脚,13J t -．将被点燃
l欠I l巾第 个峰即为粉，{ 爆 J '1-的巡』1 现
象，其峰值即为最人爆炸fj 力：爆炸的仞始阶段足
燃烧快速发展的过 ， 丁带有化学：反 的 、㈨
卡f1流的不定常流动过程，燃烧峤 释放出的热
使部分高温气体产物进入预热I ．以热对流的
形式使末燃烧颗粒的温度丁f岛； I、J，燃烧反幢f≮
· 专 述· 粉尘爆炸超压及响应研究
中的高温火焰通过热辐射作用，也促使预热区中
粉尘颗粒的温度升高。当粉尘颗粒温度升高至点
火温度时，预热区开始发生燃烧反应。燃烧生成
气体产物，使得容器内压力上升，压力上升又促进
燃烧反应，火焰传播速度不断加快，容器内压力曲
线呈指数规律上升。随着反应的进行，参与反应
的粉尘及氧气减少，致使反应的速度逐渐减缓，直
到反应结束，容器内压力达到最大值。此后，容器
壁的吸热作用开始显现，容器内温度逐渐下降，压
力也随之开始逐渐下降。
。，I。
。。8
0 2o0 400 600 B00 l000
Time／ms
图2 典型爆炸压力曲线
2．2 浓度对玉米淀粉的爆炸超压和响应时间的
影响
如图3，选择玉米淀粉10个样品，浓度范围
为41．67 g／m ～4 166．67 g／In ，在41．67 g／m 浓
度下并未观察到爆炸现象，通过压力曲线也未发
现有超压峰值，此时浓度应低于玉米淀粉爆炸下
限值，在现有点火系统下不能发生爆炸。在
83．33 g／m 浓度下此时爆炸最为迅速，响应时间
为200 ms；随着样品添加量的增多，粉尘浓度提
高，在250 g／m 浓度下响应时间达到最大为
568 ms，之后随着浓度继续提高，响应时间呈下降
变化，在2 500g／m 浓度下又降低到极小值为
375 HIS，之后又逐渐延长，在4 166．67g／m 浓度
下又达到了649 ms。爆炸超压如表1所示，最大
爆炸压力随着玉米淀粉浓度的升高从0．035 MPa
提高到0．】4 MPa。
2．3 浓度对镁粉的爆炸超压和响应时间的影响
如图4，选择镁粉6个样品，浓度范围为
83．33 g／m ～1250 g／m 。在83．33 g／m 浓度下此
时爆炸最为迅速，响应时间为224 Ills；之后随着样
品添加量的增多，粉尘浓度提高，在250 g／m 浓度
下响应时问达到最大为509 Ins，之后随着浓度继续
提高，响应时间呈下降变化，在833．33 g／in 浓度下
又降低到极小值为290 ms，之后又逐渐延长，在
1250 g／m 浓度下又达~1]T399 ms。爆炸超压如表
1所示，最大爆炸压力随着镁粉浓度的升高从
0．064 MPa提高到0．31 MPa。
第一个峰为喷粉时间点Time／ms第二个峰为爆炸时间点
图3 不同浓度下玉米淀粉的爆炸响应时间
霎
图4 不同浓度下镁粉的爆炸响应时间
由上述实验可以看出，镁粉在833．33 g／m
时，已达到0．32 MPa的最大爆炸压力，而玉米淀
粉在浓度为1 250 g／Ill 时爆炸压力仅为0．1
MPa；玉米淀粉浓度到4 166．67 g／m。时才达到最
大爆炸压力，且仅为0．14 MPa。镁粉的爆炸响应
时间相比于玉米淀粉更短，爆炸过程更为迅速。
镁粉爆炸是剧烈燃烧，发出耀眼白光，产生大量热
量，而玉米淀粉爆炸发出黄色的火光，产生少量热
量
3 结论
粉尘浓度对最大爆炸压力和响应时间的影响
十分显著。通过两种粉尘实验比较，得出以下结
论：
(1)最大爆炸压力随着粉尘浓度的增大而逐
渐升高；
一3 一
《电气防爆》2017年6月 第2期
表1 不同浓度玉米淀粉和镁粉的最大爆炸压力
和响应时间实验值
粉尘质量 粉样品 序号 尘浓度 最大爆炸压力 响应 u,tl司
／g g／m ／MPa
l O．O5 41．67
2 0．1 83．33 0．035 200
3 0．2 l66．67 0．06 386
4 0．3 250 O．O8l 568
5 0．4 333．33 0．1 449
玉米淀粉
6 0．5 416．67 0．()93 530
7 I 833．33 0．1 4l7
8 3 2500 0．1 1 375
9 4 3333．33 0 l4 5l8
l() 5 4l66．67 O．14 649
¨ 0．I 83．33 0．064 224
12 0．2 166．67 0 028 350
l3 0．3 250 0．11 509
镁粉
l4 ()．6 500 O．26 474
15 l 833．33 0 32 290
l6 I 5 l250 0．3l 399
(2)响应时间的变化略显复杂，起初粉尘浓
度较低接近爆炸下限附近时，此时爆炸过程极为
迅速，响应时问很小，随着浓度的提高，响应时问
随之增长，达到一定浓度时，响应时间却变小，此
时喷粉压力和粉尘浓度可能达到最佳值，反应速
度再次变大；之后浓度继续增高，设置的喷粉压力
应不足以吹散过多的堆积粉尘，造成响应时间变
长。
(3)镁粉相对于玉米淀粉，其爆炸超压更大，
响应时间更短，更危险。
(4)随着粉尘浓度的升高，最大爆炸压力和
响应时间的变化规律是不同的。
参考文献
r1]Yah Xing—qing，Yu Jian—liang，Gao Wei．FIame be—
haviors and pressure characteristics of vented dust explo—
sions at elevated static activation overpressures[J]．Jour—
hal of Loss Prevention in the Process Industries，20 1 5，
(33)：101—108．
『2]Clara Hu6scar Medina，Brian MaeCoitir，Hamed Sattar，
eta1． Comparison of the explosion characteristics and
flame speeds ot’pulverised coals and biomass in the 1SO
standaM 1 nl dust explosion equipment[J]．Fuel，
2015，(151)：91—101．
[3]谭汝媚，李仕雄，刘东．高湿度F点火延迟时问对粉尘
爆炸参数的影响[Jj．中北大学学报(自然科学版)，
2013，34(6)：652—657．
[4]牛芳，刘庆明，白春华，等．甲烷一煤 爆炸物火焰传
播特性[J]．高压物理学报，2012，26(4)：455—461．
『5]王以革．粉尘爆炸中最大爆炸压力及最大压力 升速
率研究[J]．消防科学与技术，201l，30(3)：193—195．
[6j陶可通，陈先锋，张洪铭，等．玉米淀粉粉尘云浓度对
其火焰传播特性影响[J]．中国安全科学学报，2015，
25(5)：37—41．
7]曹 斟，郑俊杰，彭f怀，等一玉米淀粉粉尘爆炸特性
及火焰传播过程的试验研究[J]．爆破器材，2016，45
(1)：1—6．
[8]曹抗，程道来，张志凯，等．锚镁合金粉尘发令特性实验
研究lJ]．消防科学与技术，2015，34(10)：1324—1332．
[9】王彝，臧晓勇，赵琳，等．硫磺粉 爆炸特性研究．无机
盐 [业，2014，46(9)：62—65．
[10]张博，张奇，潭汝媚．喷粉压力及点火延迟时『Hj对粉
尘爆炸参数的影响[J]．高压物理学报，20l4，28(2)：
183—190．
11]潭汝媚，张奇，张博．点火延迟时I'H】对钒粉爆炸特性
参数的影响[J]．爆炸与冲击，2Ol4，34(1)：I7—22．
[12]胡俊，浦以康，万： 昕．粉 等容燃烧容器内扬 系
统诱导湍流特性的实验研究[J]．实验力学，2000，15
f3)：341—348．
[13]Liu Qing—ruing，Bai Chun—hua，Li Xiao一(hmg，
eta1． Coal dust／air explosions in a large ——scale tube
[J]．Fuel，2010，(89)：329—335．
s ： 年 $ s s 每 筇s 罐
-
4"-％4 "-'54 ~-'~4
《电气防爆》杂志声明
本刊已许可中国知网及万方数据等数字出版平台，以数字化方式复制、汇编、发行、信
息网络传播本刊全文。著作权使用费与本刊稿酬一并支付。作者向本刊提交文章发表的
行为即视为同意我刊上述声明，如作者不同意，请在来稿时说明，本刊将做适当处理。

网友评论 more

职业卫生论文最新内容

10-22