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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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超细水雾-多孔材料协同抑制瓦斯爆炸实验研究

DOI:

10. 13225 / j. cnki. jccs. 2018. 0795

作者(Author):

  • 余明高
  • 刘梦茹
  • 温小萍
  • 裴蓓

作者单位:

  • 河南理工大学 安全科学与工程学院
  • 重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室
  • 河南理工大学 机械与动力工程学院

关键词:

  • 超细水雾
  • 多孔材料
  • 传播速度
  • 爆炸超压
  • 协同抑制
  • 摘要
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为探究超细水雾与多孔介质在协同作用下对多孔介质淬熄效果以及多孔介质上游爆炸超压的影响,自行设计并搭建了尺寸为80 mm×80 mm×1 000 mm透明有机玻璃瓦斯爆炸管道实验平台,研究超细水雾质量分数、多孔材料孔径及孔隙率对9.5%甲烷/空气预混气火焰传播和爆炸超压的协同抑制效果。实验结果表明,改变超细水雾质量分数、多孔材料孔径以及孔隙率,在多孔材料上游,最大火焰传播速度和最大爆炸超压有着显著变化,随着超细水雾质量分数增加,火焰锋面传播速度峰值和爆炸超压逐渐减小,爆炸超压峰值出现时间随之缩短,而随着孔径的减小,火焰锋面传播速度也逐渐减小,压力衰减率明显增加。同时,超细水雾和多孔材料的组合方式对瓦斯爆炸具有耦合抑制作用,管道内通入超细水雾可吸收反应区大量热能,降低反应速率与火焰传播速度,此外多孔材料的存在吸收了部分前驱冲击波,破坏正反馈机制,因此两者协同抑制优于单一抑制效果。放置在管道中的多孔材料使得传播火焰淬熄,且添加的超细水雾降低了多孔材料上游的超压,但是一旦多孔介质淬熄失败,火焰湍流加剧,可能会导致更为严重的事故发生。此外,与9.5%甲烷/空气预混气相比,孔隙率为87%,孔隙密度为20 PPI和超细水雾质量分数为1 453.1 g/m3时,火焰锋面传播速度为12.8 m/s,下降比例达到44.23%,且多孔材料上游的最大爆炸超压为6.13 kPa,降低了40.62%,抑制效果最明显。

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