罐状空间内含尘甲烷爆炸流场变化试验研究
作者:刘珊珊; 徐景德; 张延炜; 胡洋; 刘梦杰
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为了研究储罐空间中不同浓度的煤尘对含尘甲烷爆炸流场变化的影响,采用60L定容燃烧弹作为试验装置,在试验装置的同一截面上布置了四个压力传感器。根据上、下、左、右位置,它们被命名为PU、PL、PD和PR。利用爆炸压力和激光纹影系统采集火焰图像,分析了爆炸压力和火焰结构的变化。试验设计了六组工作条件。选择浓度为9.5%的甲烷-空气预混合气体进行试验,然后向试验气体中添加0g/m3、5g/m3、10g/m3、15g/m3、20g/m3和25g/m3的煤尘。试验结果表明,甲烷单次爆炸时,爆炸压力变化分为四个阶段:升压阶段、降压阶段、二次升压阶段和连续降压阶段。其中,PU传感器的压力峰值最大,上升速度最快。当含氧量一定时,粉尘甲烷爆炸峰值压力随煤尘浓度的增加先增大后减小。当煤尘浓度为15g/m3时,最大爆炸压力为598.697kpa。爆炸火焰结构的演化过程可分为三个阶段:层流阶段、细胞不稳定阶段和湍流阶段。流场中的扰动导致火焰前缘折叠,煤粉浓度的增加增加了煤粉颗粒对火焰扰动的影响,加速了火焰结构的演化过程。