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稀释气体和超细水雾抑制甲烷爆炸实验研究

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致谢

1 引言

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 目前研究的不足

1.4 本文研究内容及技术路线

2 稀释气体和超细水雾抑爆实验系统

2.1 实验系统介绍

2.2 实验方法及过程

2.3 实验验证

2.4 实验方案的设定

2.5 本章小结

3 稀释气体CO2和超细水雾对甲烷爆炸火焰的影响

3.1 对爆炸火焰特性的影响

3.2 对爆炸火焰传播速度的影响

3.3 本章小结

4 稀释气体CO2和超细水雾对甲烷爆炸压力的影响

4.1 对爆炸压力的影响

4.2 对爆炸平均压升速率的影响

4.3 本章小结

5 稀释气体CO2和超细水雾协同抑爆机理的探讨

5.1 超细水雾抑爆“边际效应”探讨

5.2 稀释气体CO2增强稳定性探讨

5.3 协同抑制机理探讨

5.4 本章小结

6 结论

6.1 主要结论

6.2 创新点

6.3 存在问题和下一步展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集

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摘要

瓦斯爆炸在煤矿灾害事故中的危害性很大。煤矿瓦斯抽采成为矿井瓦斯治理的主要方法。但是一些瓦斯抽放管道内瓦斯浓度都在爆炸极限范围内,这给抽放管道安全输送瓦斯带来潜在的危险。因此,本文通过自行设计的半封闭透明爆炸实验台,开展了稀释气体CO2和超细水雾分别及共同抑制管道瓦斯爆炸的相关研究,得到了稀释气体CO2和超细水雾的抑制甲烷爆炸的规律,并探讨了其协同抑爆机理。本研究对提高稀释气体CO2和超细水雾的抑爆效率、促进两相流细水雾在防治瓦斯输送管道爆炸方面的应用具有重要的理论意义和实际应用价值。
  论文首先研究了稀释气体CO2和超细水雾分别对体积分数为9.5%甲烷爆炸的抑制规律。通过分析爆炸火焰结构、火焰传播速度、爆炸超压和平均压升速率等相关参数的实验规律,可以得出:当稀释气体CO2体积分数较小时,对体积分数为9.5%甲烷-空气爆炸的抑制作用不明显,仅当稀释气体CO2体积分数超过6%时,才表现出较好的抑制效果;当超细水雾体积量达到一定值后,随着超细水雾的增加,爆炸火焰锋面位置、速度和爆炸超压曲线的变化幅度较小,出现明显的“边际效应”。
  其次对稀释气体CO2和超细水雾共同抑制体积分数为9.5%甲烷爆炸的规律进行了研究。在气液两相流的共同作用下,爆炸火焰出现了典型的“郁金香”结构锋面,爆炸火焰传播的瞬时速度,平均速度,爆炸超压和平均压升速度均大幅度降低。当甲烷-空气预混气体中分别加入体积分数为6%CO2、2.8mL超细水雾时,爆炸超压峰值较无抑制剂作用工况分别下降了5.7 kPa、9.75 kPa,两者单独作用时超压峰值下降和仅为15.45 kPa;而当6%CO2与2.8mL超细水雾共同作用时,爆炸超压峰值较无抑制剂工况下降了18.16 kPa。这表明:稀释气体CO2和超细水雾的结合起到了很好的协同抑爆效果。
  最后,详细阐述了稀释气体CO2、超细水雾对爆炸火焰稳定性的影响,以及稀释气体CO2和超细水雾的协同抑爆机理。大量超细水雾的存在,增加了爆炸火焰的不稳定性,稀释气体CO2增强了火焰的稳定性。两者的抑制作用相互促进,起到了协同抑爆的效果。

著录项

  • 作者

    朱新娜;

  • 作者单位

    河南理工大学;

  • 授予单位 河南理工大学;
  • 学科 安全科学与工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 余明高;
  • 年度 2016
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TD712.72;TD712.61;
  • 关键词

    稀释气体; 超细水雾; 矿井瓦斯; 抑爆效率;

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