复杂障碍物对瓦斯爆炸影响研究

论文摘要

随着煤矿瓦斯爆炸事故的不段涌现，国内外对瓦斯爆炸危害的研究越来越多，对瓦斯爆炸传播过程中障碍物的影响也也越来越被人们重视。但由于矿井中可能对火焰传播造成影响的障碍物多种多样，目前的研究大都只停留在小尺寸管道及结构、形状较为简单的障碍物，对结构较为复杂的障碍物的研究较少，因此研究复杂障碍物对瓦斯爆炸的影响具有十分重要的社会和经济意义。本文利用中北大学安全技术及工程研究中心的水平管道式可燃气体-粉尘爆炸实验装置，在常温、常压条件下针对多孔障碍物的孔数、阻塞率、片数、间距、放置位置及空间结构等因素对10%（体积）浓度的甲烷—空气混合气体爆炸过程的影响，进行了对比性研究，在本实验条件下，得到如下结论：1．障碍物对管道内的甲烷—空气混合气体爆炸过程具有显著影响，在管道内设置合适的障碍物会显著增大其爆炸压力和火焰传播速度。2．障碍物的数量、阻塞率及空间结构对管道内爆炸过程激励效果较为明显。随着障碍物数量的增加，管道内混合气体的最大爆炸压力及火焰传播速度也随之增加，增加到7片时加速效果达到一定限值；随着障碍物阻塞率的增加管道内混合气体的最大爆炸压力及火焰传播速度也随之增加，增加到一定程度后，节流效应将会起到主导作用；阻塞率较小时障碍物空间结构越复杂，对混合气体爆炸过程激励越明显，阻塞率较大时空间结构复杂的障碍物其节流作用越明显。3．障碍物的间距及放置位置对混合气体爆炸过程影响不大。随着障碍物间距的增大，管道内爆炸过程基本相同，最大爆炸压力与火焰传播速度变化不明显，间距越大，火焰加速持续性越强；改变障碍物的放置位置，混合气体爆炸过程变化不大，距点火点越远，其火焰加速持续性越强。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究本课题的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 管道内可燃气体火焰加速特性及机理
• 2.1 管道内可燃气体火焰加速特性
• 2.2 火焰加速机理
• 2.2.1 层流火焰加速机理
• 2.2.2 湍流火焰加速机理
• 3 实验装置
• 3.1 实验装置介绍
• 3.1.1 水平管道式爆炸装置
• 3.1.2 点火系统
• 3.1.3 配气系统
• 3.1.4 爆炸压力测试系统
• 3.1.5 火焰速度测试系统
• 3.2 实验方法
• 4 障碍物对瓦斯爆炸影响研究
• 4.1 无障碍物实验研究
• 4.1.1 空载实验结果
• 4.1.2 无障碍物时甲烷-空气混合实验
• 4.2 多孔单层障碍物对瓦斯爆炸影响的实验研究
• 4.2.1 障碍物孔数对瓦斯爆炸的影响
• 4.2.2 障碍物阻塞率对瓦斯爆炸的影响
• 4.2.3 多孔单层障碍物放置位置对瓦斯爆炸的影响
• 4.3 多孔多层障碍物对瓦斯爆炸的实验研究
• 4.3.1 多孔多层障碍物阻塞率对瓦斯爆炸的影响
• 4.3.2 障碍物片数对瓦斯爆炸的影响
• 4.3.3 障碍物间距对瓦斯爆炸的影响
• 4.4 障碍物结构对瓦斯爆炸的实验研究
• 4.5 本章总结
• 5 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文情况
• 致谢