典型粉尘爆炸火焰传播特性及其抑制机理研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

目的及意义：随着粉尘技术的广泛应和开发，可燃性粉尘普遍存在煤炭，冶金，化工，纺织，军工等众多行业领域，由于粉尘的广泛的使用和出现，以及连续工艺过程等原因，导致粉尘爆炸事故不断增加，粉尘爆炸灾害往往造成重大人员伤亡和财产损失，也带来了不良的社会影响，严重制约了国家的生产安全，所以对粉尘爆炸事故灾变机理进行深入研究机制，将有利于减少此类事故的发生概率，对工业安全生产具有重要意义。

随着人们对粉尘爆炸事故危害的认识程度不断加深，粉尘爆炸特性参数成为近年来科研工作者的研究热点: Alvaro等对玉米、小麦等7种粮食粉尘的点火能和爆炸参数进行了实验研究，为粮食粉尘爆炸危险性的评估提供了可靠的参数。实验结果表明，糖粉的最小着火温度为170℃，小麦粉在360℃时炭化，其他粉尘的最小着火温度在300℃左右；Qi Chang和 Bo Zhang研究了密闭空间内点火延迟对玉米粉尘爆炸参数的影响。在5L密闭容器内进行实验研究，结果表明，在低浓度下，点火延时大于60ms时，玉米粉尘爆炸压力和爆炸压力上升速度有所下降。然而在高浓度时，随着点火延时从60ms增加到80ms，爆炸压力和爆炸压力上升速度略有增加，当超过80ms时，爆炸压力和爆炸压力上升速度开始下降。当玉米粉尘浓度达到1000g/m3时，达到最大爆炸压力0.79MPa；Jinhua Sun和Dobashi 等人对铝粉粉尘云火焰传播微观结构和铝粉粒子的燃烧过程进行了实验研究。铝粉云火焰预热区厚度为3mm，燃烧区厚度为5-7mm。在燃烧区中，可以在每个铝粉粒子周围观察到离散气相火焰。同时，在粉尘粒子周围还可以观察到不对称火焰的出现，这可能是由于铝蒸气挣脱粒子外层的氧化膜而发生的不对称燃烧；李小东等为研究烟煤粉粉尘的爆炸过程，在自行设计的大型卧式燃烧爆炸管道实验系统中进行了相关实验，对爆燃波的稳定传播机理进行了分析。实验结果表明，在弱点火条件下，煤粉浓度为300 g/m3时，烟煤粉粉尘云爆燃波能够稳定传播，并且其传播距离超过20 m，该条件下爆燃波的超压峰值为70 KPa左右，传播速度的平均值达430 m/s；王双峰等人分别研究了两种条件下的粉尘火焰传播过程，两种工况条件为火焰从封闭端向开口端传播和火焰从开口端向封闭端传播，定量的测定了粉尘云的状态参数。实验中观察到了层流粉尘火焰和湍流粉尘火焰，总结了两种火焰在火焰形态和传播速度方面的特点，并利用粒子图像测速仪测量了管道装置中粉尘扬尘湍流特性。玉米粉尘云浓度对火焰传播速度影响较小。

2. 研究的基本内容与方案

研究基本内容：以典型粮食粉尘玉米淀粉粉尘为研究对象，在垂直开口管道中开展玉米淀粉云火焰传播实验研究，探索玉米淀粉云在发生燃烧爆炸初始阶段的火焰传播的宏观动力学特性。实验过程中采用高速摄像系统记录火焰传播的全过程，清晰捕捉火焰传播的动态过程，同时采用微细热电偶动态测试系统记录火焰传播过程中的温度变化曲线。利用这些测试手段分别研究粉尘云浓度和粉尘粒径对玉米淀粉云火焰传播过程的影响规律，揭示玉米淀粉云火焰的传播特性。

技术方案：为了模拟玉米淀粉粉尘云在非受限空间中遇火源发生着火传播过程的实验条件，自行设计了一套由可视开口竖直燃烧管道作为粉尘火焰传播载体的小尺寸实验系统。通过该系统可以捕捉火焰传播过程中火焰传播特性的变化规律，获取火焰传播速度、温度等特征参数。同时，运用同步热分析仪对玉米淀粉进行燃烧动力学分析，探求其燃烧特性对火焰传播过程的影响。

3. 研究计划与安排

第4～6周 开题报告、外文文献翻译

第7～8周 编写总论，收集粉尘爆炸资料

第9～10周 通过实验系统进行研究，记录

4. 参考文献（12篇以上）

1、王玉杰，爆破工程，2007

2、何学秋，安全工程学，2003

3、毕明树，气体与粉尘爆炸防治工程学，2012