甲烷、煤塵火焰結(jié)構(gòu)及傳播特性的研究.pdf

1、我國煤礦頻繁發(fā)生的瓦斯、煤塵爆炸事故給人民的生命和財產(chǎn)安全帶來了嚴(yán)重的威脅。為確保煤礦安全、高效的生產(chǎn)，必須對煤礦爆炸事故的發(fā)生和發(fā)展有全面、充分的認(rèn)識，以揭示其發(fā)生的內(nèi)在機理。 在本研究中建立了火焰精細結(jié)構(gòu)探測實驗臺，該實驗臺可以對氣體火焰、粉塵火焰及氣固兩相火焰的結(jié)構(gòu)及傳播機理進行研究分析。 利用火焰精細結(jié)構(gòu)探測實驗臺首先在開放管道中對煤塵空氣混合物的著火特性進行了實驗，進而在封閉管道中研究了甲烷空氣預(yù)混火焰的傳播。

2、在一定的條件下，以球面在管道中傳播的火焰會形成Tulip火焰。實驗證明Tulip火焰的生成和初始混合物的化學(xué)當(dāng)量比是有關(guān)系的，它只在一定的化學(xué)當(dāng)量比范圍內(nèi)存在。甲烷空氣預(yù)混火焰燃燒后其火焰面接觸到燃燒管的壁面會造成火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊南陆?，因此會引發(fā)Tulip火焰。 測量了不同實驗參數(shù)條件下，甲烷煤塵混合物中煤塵的最低爆炸濃度。利用高速紋影、微細熱電偶、離子探針和光電管系統(tǒng)地分析了甲烷煤塵復(fù)合火焰的傳播特性。研究結(jié)果表明，在煤塵空氣混

3、合物中添加適量的甲烷能明顯降低煤塵的最低爆炸濃度，粒徑對甲烷-煤塵-空氣混合物中煤塵最低爆炸濃度的影響較弱。在一定的甲烷濃度和煤塵濃度范圍內(nèi)，增加甲烷濃度、降低煤塵粒徑、提高煤塵中的揮發(fā)分均會增加復(fù)合火焰的傳播速度。在本文的甲烷濃度、煤塵粒徑分布范圍下，甲烷煤塵復(fù)合火焰?zhèn)鞑ニ俣入S著煤塵濃度的增加有一個先上升后下降的過程。 通過同步分析高速攝像系統(tǒng)和紋影系統(tǒng)記錄的火焰?zhèn)鞑D片以及燃燒過程中的溫度變化和反應(yīng)強度變化，測量了不同煤塵種