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在现有的、零星的木粉燃爆理论计算模型中,均没有考虑木粉的吸热效应,导致理论模型计算结果与试验测量数据之间存在较大的偏差。实际上,在木粉燃爆的放热反应中,除气体吸热外,木粉也会参与吸热。基于已有的木粉爆炸试验数据和木粉爆炸最大压力模型,充分考虑木粉吸热对燃爆压力的影响,构建了改进的木粉爆炸最大压力模型,并对已有的试验数据进行数值仿真计算。计算结果表明,在不同木粉质量和不同木粉粒径情况下,改进的模型理论计算值与试验数据更吻合,最小误差仅为1%。与已有的理论模型拟合结果相比,最大爆炸压力的理论值与试验值的吻合度平均提升了13%。理论计算也表明,在木粉爆炸过程中,木粉吸热与气体吸热的比值最高达0.24。因此,在木粉爆炸过程中,木粉吸热是一个不容忽视的重要因素。构建的改进模型可以更准确地计算木粉爆炸最大压力,研究结果对木粉燃爆防控及相关技术研发有重要的理论指导意义。 相似文献
2.
采用正交试验法研究木粉种类、粒径分布、粉尘浓度和点火延时对木粉爆炸强度(最大爆炸压力、最大压力上升速率和达到最大爆炸压力的时间)的影响。结果表明:木粉种类、粒径分布、粉尘浓度和点火延时对木粉最大爆炸压力存在高度显著性影响,木粉粒径分布对木粉最大爆炸压力的影响程度最大;粒径分布和点火延时对木粉最大爆炸压力上升速率存在高度显著性影响,点火延时对木粉最大爆炸压力上升速率和达到最大爆炸压力的时间的影响程度最大。对于木粉达到最大爆炸压力的时间而言,仅点火延时存在高度显著性影响。此外,4种影响因素之间的交互关系对木粉最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率的影响较小。 相似文献
3.
从燃烧化学反应动力学出发,结合热力学原理以及气体分子动理论,提出了木粉燃爆的动力学理论模型,对木粉燃爆试验的测量数据进行了理论计算。在不同木粉浓度以及不同木粉粒径下,将本模型的计算结果与已有模型的理论计算结果对比。结果表明:本模型的理论结果更接近试验测量结果,最大爆炸压力以及最大压力上升速率理论计算值与试验数据的平均偏差仅为9%。此外,利用本理论模型计算了最大压力上升速率随连续木粉浓度的变化曲线,得到在木粉质量浓度845 g/m3附近,爆炸指数的极大值为14.57 MPa·m/s。爆炸指数大于10 MPa·m/s的木粉质量浓度为330～1 945 g/m3,在此区间,利用本理论模型可以对不同浓度木粉的爆炸指数进行理论估算。研究得到的相关结果对试验测量以及实际生产中的燃爆防控技术均有理论指导意义。 相似文献
4.
粉尘爆炸一旦发生,极可能造成重大人员伤亡及经济损失。因此,构建准确的粉尘燃爆理论模型,可为粉尘燃爆防控、相关技术研发以及行业加工安全生产提供理论依据。针对木粉爆炸的试验数据,通过热力学基本原理及燃烧反应动力学对木粉爆炸最大压力进行理论建模。与Callé模型相比,本模型考虑了爆炸过程中爆炸压力受未燃烧木粉吸热的影响,并利用分子碰撞理论和过渡态理论修正了反应速率常数。利用本模型对试验数据进行拟合,得到最大爆炸压力理论计算值与试验值偏差最小为0.1%。此外,本模型还仿真计算了Callé模型未理论计算的3组不同质量木粉的试验数据,结果表明:以本模型计算得到的爆炸压力上升曲线与试验数据高度吻合,最大爆炸压力理论计算值与试验数据的平均偏差为1.3%左右;计算结果弥补了Callé模型的不足,并很好地诠释了试验现象。本模型进一步拟合了木粉质量连续变化情况下的最大爆炸压力曲线,最大爆炸压力先随木粉质量的增加而上升,在到达极大值后,再随木粉质量的增加而下降,与试验测量结果完全一致。通过对连续木粉质量的计算,本模型可以预估给定木粉质量时的最大爆炸压力,为燃爆的防控提供理论依据。 相似文献
5.
基于热力学定律以及燃烧化学反应动力学,考虑反应生成物所带来的热力学效应和木质粉尘的吸热效应,构建了木质粉尘燃爆的热力学自洽动力学理论模型。利用该模型对不同粒径和不同浓度的木质粉尘燃爆试验数据进行了模拟仿真,并与已有理论模型进行了对比。结果表明,在20 L爆炸球内反应生成物以及木质粉尘的吸热均随温度的升高迅速增加,最大爆炸压力值随之降低;采用本理论模型计算得到的最大爆炸压力与试验测量数据高度吻合,成功解决了已有模型存在的问题。此外,利用本理论模型计算了20 L爆炸球内气体的分子间距。在整个爆炸过程中,气体分子间距与分子直径的比值处于10.6～11.2区间内,即分子间距一直保持在分子直径的10倍以上,满足理想气体模型对气体分子间距的要求,充分证实了本研究所构建理论模型的热力学自洽性。本研究结果对除尘器、加料仓及传输管道泄爆面积的计算,以及相应隔爆装置的选择,对加工设备表面及管道内壁的热传感器和火花探测器的选择均有重要意义,对纤维板生产线中粉尘易爆设备的防爆和减灾技术研发具有理论指导价值。 相似文献
6.
从燃烧动力学、热力学以及气体分子动力学理论出发,推导了木粉燃爆的动力学理论模型,对试验得到的所有木粉浓度的爆炸压力进行了理论仿真计算。与现有模型计算结果相比,试验模型对数据的拟合更好,不同浓度相应的最大爆炸压力理论计算也与试验结果更吻合。此外,利用试验理论模型还可以很好地拟合现有模型没有拟合的3种不同木粉浓度的试验数据,理论计算值与试验值的偏离最低为1%,平均偏离为5%。结果表明:木粉燃爆的最大爆炸压力先随木粉浓度增加而升高,并在中间某一浓度时达到极大值。随着浓度增加,最大爆炸压力反而呈现下降趋势。理论仿真计算结果与试验结果一致,弥补了现有模型存在的理论计算与试验测试不一致的缺陷。 相似文献
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