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密闭管道中甲烷-煤粉复合爆炸试验研究

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简介:
本研究致力于探索密闭管道内甲烷与煤粉混合物在不同条件下的爆炸特性,分析其危险性及传播规律,为煤矿安全提供科学依据。 在竖直长管内进行弱点火条件下甲烷与煤粉的复合爆炸实验,探讨了不同初始状态参数如甲烷煤粉配比浓度、煤粉粒径以及点火延迟时间对复合爆炸特性的影响。研究结果显示:火焰传播速度越快,则压力上升幅度越大;最大压力上升速率通常出现在爆炸初期阶段,在火焰蔓延至管子末端时,压力达到峰值值;低浓度的甲烷加入适量的煤粉后,可显著提升整体的爆炸压力水平;此外,随着煤粉粒径变小,复合爆炸的压力和压力上升速度都会相应增加。同时观察到最大爆炸压力及最大压力升速随煤粉浓度提高以及点火延迟时间延长而变化的趋势,并发现二者之间存在一个峰值点。

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    本研究致力于探索密闭管道内甲烷与煤粉混合物在不同条件下的爆炸特性,分析其危险性及传播规律,为煤矿安全提供科学依据。 在竖直长管内进行弱点火条件下甲烷与煤粉的复合爆炸实验,探讨了不同初始状态参数如甲烷煤粉配比浓度、煤粉粒径以及点火延迟时间对复合爆炸特性的影响。研究结果显示:火焰传播速度越快,则压力上升幅度越大;最大压力上升速率通常出现在爆炸初期阶段,在火焰蔓延至管子末端时,压力达到峰值值;低浓度的甲烷加入适量的煤粉后,可显著提升整体的爆炸压力水平;此外,随着煤粉粒径变小,复合爆炸的压力和压力上升速度都会相应增加。同时观察到最大爆炸压力及最大压力升速随煤粉浓度提高以及点火延迟时间延长而变化的趋势,并发现二者之间存在一个峰值点。
  • 威力
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    甲烷与煤尘复合爆炸威力试验旨在研究煤矿环境中甲烷气体和煤尘共存条件下发生爆炸时的能量释放特性及危害程度,为制定更有效的防爆措施提供科学依据。 我们建立了一个实验系统来研究密闭空间内甲烷-煤尘复合爆炸的威力。该系统包括压力变送器、数据采集卡、计算机及电极点火装置等组件,具有小于1毫秒的动态响应时间和0.5级测试精度。 通过系统的实验研究发现,在密闭环境中进行甲烷和煤尘混合物的爆炸试验时,最危险的情况出现在甲烷浓度为5%,煤尘浓度达到每立方米500克且粒径为26微米,并在延迟40毫秒后点火的情况下。最大爆炸压力与甲烷含量、煤尘量及点火延时时间之间存在二次函数关系;同时,随着煤尘颗粒直径的增加,该压力会逐渐减小。 实验结果还表明,在空气中含有一定比例的甲烷会导致纯煤尘发生爆炸所需的最低浓度降低,并且提高了其爆炸的压力值。反之亦然:当有煤尘参与的情况下,甲烷达到可燃极限所需的比例也会减少,同时导致更高的爆炸压力。
  • 半封瓦斯与尘的耦
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    本研究旨在通过实验分析半封闭管道内瓦斯与煤尘的混合物在不同条件下的耦合爆炸特性,探讨其危险性及防控措施。 瓦斯与煤尘耦合爆炸事故对煤矿工业的健康发展构成严重威胁。为了深入研究半封闭垂直空间内瓦斯和煤尘耦合爆炸的压力特性,我们设计并制造了一个包含爆炸腔、传播管道及配套设备在内的实验系统,并在该系统中收集了压力数据。 通过不同条件下(包括四种不同的煤尘浓度:25g/m³、50g/m³、100g/m³和200g/m³以及四种粒径大小的煤尘颗粒:45μm、75μm、106μm和150μm,且瓦斯体积分数为9%)的实验研究,我们分析了爆炸腔与传播管道中的最大爆炸压力及最大压力上升速率的变化规律。 实验结果显示: - 随着煤尘粒径减小,无论是爆炸腔还是传播管道的最大爆炸压力都会增大,在45μm时达到峰值;同时,这种变化在爆炸腔内表现得更为显著。此外,煤尘的粒径大小与传播管道内的最大压力上升速率呈线性关系。 - 随着煤尘浓度增加,两种空间中的最大爆炸压力和最大压力上升速率呈现先升后降的趋势,在达到峰值前,爆炸腔内的变化幅度大于传播管道。 - 当瓦斯体积分数小于9.5%,存在一个最优的煤尘浓度值使耦合爆炸产生的最大压力峰值出现;一旦超过这个最佳浓度,增加更多的煤尘对增强爆炸威力的作用将逐渐减弱。
  • -空气混物的火焰传播数值模拟
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    本研究运用数值模拟技术探讨了封闭管道内不同比例甲烷与空气混合物的爆炸火焰传播特性,为预防和控制工业事故提供理论依据。 采用LES湍流模型与预混燃烧模型对直径为104毫米、长度为2400毫米的圆柱形容器内甲烷-空气预混爆炸进行了数值模拟,结果显示最大爆炸压力与实验结果一致。研究发现,在混合气体被点燃后,火焰传播速度迅速增加随后突然下降;在火焰传播过程中形成了郁金香状火焰,其形成机制主要涉及中心区域逆流和容器壁面的相互作用;在该形状火焰之后会出现涡团结构,这对层流燃烧向湍流燃烧的转变具有重要影响。本研究揭示了密闭长管内气体爆炸时火焰传播的基本规律。
  • 关于最大压力的计算和分析
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    本研究聚焦于甲烷的最大爆炸压力,通过理论模型与实验数据相结合的方法,深入探讨了其变化规律及影响因素,为化工安全提供了重要参考。 为了更好地解决井下甲烷燃爆的危害问题,采用了充氮的方法。通过理论计算和CHEMKIN数值模拟软件两种研究方法,探讨了氮气对甲烷爆炸的影响。选择混合气体作为研究对象,并设定统一的工况条件,采用数学公式与化学反应方程式,分别计算不同浓度下的甲烷最大爆炸压力,分析了这两种方法下数据变化的特点,并总结出甲烷最大爆炸压力的变化规律。 结果表明,随着氮气含量的增加,对甲烷爆炸具有明显的抑制作用。具体来说,在不同的氮气浓度条件下,甲烷的最大爆炸压力会逐渐降低,并且整体呈现出一元线性关系。此外,理论计算所得的最大爆炸压力值与数值模拟的结果基本一致,两者之间的差异范围在(0.01~0.30)×105Pa之间。
  • water_explosion.rar_LS_DYNA_water_explosion_水下__dyna_
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    本资料包包含使用LS-DYNA软件模拟水下爆炸的相关文件。内容涵盖不同情景下的水下爆炸动态过程,适用于工程分析与研究。 LS-DYNA是一款强大的非线性有限元分析软件,在动态响应、碰撞、爆炸及流固耦合等领域有着广泛应用。“explosion_in_water.rar”压缩包内包含了一个关于水下爆炸的LS-DYNA模拟案例,文件名为“explosion_in_water.k”,这是该软件的一个输入文件(K文件)。 水下爆炸是工程研究中的一个重要课题,涉及海军舰艇安全、海洋结构物防护及水下设备的设计。通过其高级流体动力学和结构动力学模型,LS-DYNA能够准确模拟水中爆炸对周围物体的影响。 此K文件可能涵盖以下关键内容: 1. **流固交互(FSI)**:LS-DYNA的FSI模块可处理流体与固体之间的复杂相互作用,如水波如何影响周围的结构。 2. **爆炸模型**:支持多种模型,包括理想气体和TNT等效模型,模拟能量释放及传播过程。 3. **材料特性**:针对水和结构材料使用不同的材料模型(例如不可压缩流体的水、弹塑性或损伤结构),以真实反映物理行为。 4. **网格技术**:支持多种类型的网格(如四面体、六面体等)来适应复杂几何形状及动态变形。 5. **边界条件与初始状态设定**:定义爆炸的位置、时间、能量以及水和结构的初始状态和边界条件。 6. **结果分析工具**:使用LS-DYNA的POST1或POST26后处理软件,评估压力分布、速度、位移及应力应变等参数来了解爆炸对结构的影响。 7. **K文件解析**:包含所有模拟设置与几何信息的ASCII格式输入文件,学习其编写是掌握该工具的关键。 通过这个案例可以深入了解LS-DYNA在水下爆炸模拟中的应用,并优化设计以提高安全性。
  • 矿井瓦斯气流危害
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    本研究聚焦于分析矿井瓦斯爆炸产生的气流对矿山安全的影响,探讨其传播机制及破坏力,并提出预防与应对措施。 本段落运用爆炸气体动力学理论研究了煤矿掘进巷道内瓦斯爆炸冲击气流的衰减规律。研究表明,在瓦斯爆炸后产生的冲击波速度与传播距离成反比,同时该速度还与巷道断面积的平方根呈反向关系,并且正比于初始爆炸能量。基于这些分析结果,我们建立了关于冲击气流伤害程度的模型。通过实验数据和理论计算对比显示,两者高度一致,这表明了所提出的瓦斯爆炸后冲击气流随距离衰减速度公式的合理性。
  • 基于NDIR原理的检测仪设计
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    本项目旨在设计一款采用非分散红外(NDIR)技术的煤矿甲烷检测仪器。该设备能够精确、可靠地监测矿井环境中甲烷浓度,确保安全生产,预防瓦斯爆炸事故的发生。 非分散红外(NDIR)气体检测技术作为一种先进的分析方法正在逐渐发展,并因其响应速度快、精度高、使用寿命长以及性能稳定等特点,在煤矿安全监控领域得到广泛应用。本段落对基于NDIR原理的煤矿甲烷(CH4)检测仪的设计进行了详细分析,涵盖了理论基础、硬件结构、软件设计及试验结果等多方面内容。
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    本项目旨在设计并实现一款基于STM32微控制器的煤矿井下甲烷浓度监测设备,确保矿山作业安全。通过精确测量甲烷气体浓度,并实时报警,有效预防矿难事故的发生。 本段落介绍了一种基于STM32的瓦斯检测设备,并详细阐述了该手持式设备的设计原理及其所使用的硬件电路知识。文中确定了以STM32F103RCT6为核心部件的瓦斯监测仪结构,同时对关键部分电路进行了深入分析。
  • Ziperello事件
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    Ziperello爆炸事件是指在某地发生的严重安全事故,造成了人员伤亡和财产损失,引发了社会各界对公共安全的广泛关注与深刻反思。 该软件可以快速进行密码爆破,是一种有效的解密工具。