论文摘要
在煤矿、化工、石油等行业,不可避免地存在易燃易爆气体,一旦遇到足够引燃爆炸性可燃气体的引爆能量,势必会引发安全事故,因此在这些场合都有严格的安全防爆要求。随着电磁波新技术、新设备的广泛推广和应用,新的安全隐患也随之产生,为了更好地保障煤矿的安全生产,这就需要对电磁波点爆煤矿瓦斯的安全特性进行分析和探讨。根据电磁场理论和安全工程理论,本文从电磁波能量转化为点火源的表现方式入手,详细分析了电磁波放电火花和热效应点爆煤矿瓦斯的特性规律。一方面,在电火花产生机理以及放电能量理论概算的基础上,结合最小点火能量和标准曲线,首次对电路放电火花持续时间进行了理论计算,得到了放电电极两端从接触到分开过程中电火花持续时间与电压成正比的结论,进而得出了电磁波高频放电火花点爆瓦斯的功率限值曲线。最后,利用试验需要的试验设备,搭建合理的试验平台,对电磁波高频放电火花进行了本质安全火花模拟试验,从而对理论曲线进行了试验验证。另一方面,在电磁设备产生的电功转化为被物质吸收的热量而引起物质表面温升的理论基础上,通过一定条件下的理论分析和计算,得出了不同参数变化时对应的电磁波热效应点爆煤矿瓦斯的最大允许发射功率曲线。接着,根据现实条件下,物质吸热过程中伴随有散热,进行了热平衡过程的理论推导,对吸热速率和散热速率进行了比较,并通过现有的试验条件和手段,对物质在电磁辐射条件下表面温度的变化进行了试验测量。最终得出认识,现阶段煤矿井下允许使用的低功率电磁设备,其电磁辐射对周围物质的表面温度没有明显的影响,通过电磁波热效应方式点爆煤矿瓦斯可以不做考虑。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 课题意义1.2 国内外相关理论的研究1.3 研究内容及研究难点第二章 电磁波传播的理论概述2.1 电磁波的空间传播2.2 电磁波的分类与应用2.3 电磁波的发射与接收2.3.1 电磁波的发射2.3.2 电磁波的接收2.3.3 通信系统2.4 天线的应用与分类2.4.1 天线的应用2.4.2 天线的分类2.5 本章小结第三章 电磁波能量导致事故的机理分析3.1 煤矿瓦斯爆炸事故的三要素3.2 煤矿井下常用电磁波设备基本参数表3.3 电磁波能量转化为点火源的理论分析3.4 电气电路的引爆原理及电火花最小点燃能量3.4.1 电气电路的引爆原理3.4.2 电火花最小点燃能量3.5 电火花的产生机理及放电能量的概算3.5.1 断路火花3.5.1.1 电阻性电路时3.5.1.2 电感性电路时3.5.1.3 电容性电路时3.5.2 闭合火花3.5.2.1 电阻性电路时3.5.2.2 电感性电路时3.5.2.3 电容性电路时3.6 本章小结第四章 电磁波放电火花点爆瓦斯的理论分析4.1 电磁波能量的理论概算4.2 电磁波辐射功率4.2.1 电路上分析4.2.1.1 晶体管高频功放电路及其分析4.2.1.2 RF射频功放芯片的电路分析及特性4.2.2 试验方法上分析4.2.2.1 功率测量的基本知识4.2.2.2 发射功率的测量方法4.2.2.3 三种发射功率测量的特点和选择4.2.3 理论上分析4.2.3.1 辐射功率和辐射电阻4.2.3.2 接收点场强的计算4.2.4 方法总结4.3 电磁波放电火花持续时间的理论计算4.4 电磁波放电火花点爆瓦斯的理论总结4.5 本章小结第五章 电磁波放电火花点爆瓦斯的试验研究5.1 试验装置组成5.1.1 试验所需试验设备5.1.2 本安火花装置基本参数的介绍5.2 试验原理和试验方法5.3 试验过程及试验结果5.4 本章小结第六章 电磁波热效应点爆瓦斯的理论探讨和试验分析6.1 理想条件下电磁波热效应点爆瓦斯的理论分析6.1.1 矿井中的多模信号6.1.2 热电效应6.1.3 最大允许发射功率6.2 实际条件下电磁波热效应点爆瓦斯的理论分析6.3 实际条件下电磁波热效应导致物质温升的试验分析6.4 本章小结第七章 结论与展望7.1 课题结论7.2 研究展望参考文献致谢
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