温度压力对瓦斯爆炸危险性影响的实验研究

高娜 张延松 胡毅亭

高娜, 张延松, 胡毅亭. 温度压力对瓦斯爆炸危险性影响的实验研究[J]. 爆炸与冲击, 2016, 36(2): 218-223. doi: 10.11883/1001-1455(2016)02-0218-06
引用本文: 高娜, 张延松, 胡毅亭. 温度压力对瓦斯爆炸危险性影响的实验研究[J]. 爆炸与冲击, 2016, 36(2): 218-223. doi: 10.11883/1001-1455(2016)02-0218-06
Gao Na, Zhang Yansong, Hu Yiting. Experimental study on gas explosion hazard under different temperatures and pressures[J]. Explosion And Shock Waves, 2016, 36(2): 218-223. doi: 10.11883/1001-1455(2016)02-0218-06
Citation: Gao Na, Zhang Yansong, Hu Yiting. Experimental study on gas explosion hazard under different temperatures and pressures[J]. Explosion And Shock Waves, 2016, 36(2): 218-223. doi: 10.11883/1001-1455(2016)02-0218-06

温度压力对瓦斯爆炸危险性影响的实验研究

doi: 10.11883/1001-1455(2016)02-0218-06
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51274238

国家自然科学基金项目 51374235

详细信息
    作者简介:

    高娜(1986—),女,博士研究生,gaona_mxd@163.com

  • 中图分类号: O383

Experimental study on gas explosion hazard under different temperatures and pressures

  • 摘要: 为了研究瓦斯的爆炸危险性,选取对其影响较大的初始温度和初始压力进行实验研究。运用特殊环境20 L爆炸特性测试系统,对不同初始温度(25~200 ℃)和初始压力(0.1~1.0 MPa)条件下瓦斯的爆炸极限、最大爆炸压力和点火延迟时间进行实验研究。结果表明:高温高压条件使瓦斯的爆炸上限升高、下限降低,爆炸极限范围扩大;随着初始温度升高,瓦斯爆炸的最大爆炸压力逐渐减小;初始温度越高,点火延迟时间越短。通过对实验结果的分析,运用安全原理知识和危险度定义,给出初步评估瓦斯爆炸危险性的方法。
  • 图  1  特殊环境爆炸特性测试系统

    Figure  1.  Test system of special environmental explosion characteristics

    图  2  不同初始压力下瓦斯爆炸极限与初始温度关系

    Figure  2.  Relation between explosive limit and initial temperature of gas under different initial pressures

    图  3  不同初始温度下瓦斯爆炸压力变化曲线

    Figure  3.  Variation of explosion pressure under different initial temperatures

    图  4  最大爆炸压力随初始温度的变化曲线

    Figure  4.  The maximum explosion pressure varying with various initial temperatures

    图  5  点火延迟时间随初始温度的变化曲线

    Figure  5.  Variation of ignition delay time with various initial temperatures

    表  1  爆炸上限公式拟合参数

    Table  1.   Parameters of upper explosion limit fitting formula

    p0/MPa a b c R2
    0.1 -5.55 374.64 20.97 0.997 2
    0.2 -3.29 73.33 19.41 0.972 1
    0.4 -4.23 69.39 21.35 0.967 0
    0.6 -5.30 83.18 23.52 0.984 3
    0.8 -6.17 135.33 25.98 0.997 2
    1.0 -6.85 133.29 27.16 0.993 8
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    表  2  爆炸下限公式拟合参数

    Table  2.   Parameters of lower explosion limit fitting formula

    p0/MPa a b c R2
    0.1 -0.55 -327.28 5.66 0.999 5
    0.2 -0.72 -380.04 5.81 0.992 8
    0.4 1.04 250.38 3.95 0.995 3
    0.6 0.85 180.15 3.99 0.994 0
    0.8 0.74 130.58 3.99 0.988 4
    1.0 0.69 123.45 3.92 0.982 5
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    表  3  部分主要基元反应

    Table  3.   Partial main elementary reactions

    基元反应 化学反应方程式
    R38 H+O2=O+OH
    R53 H+CH4=CH3+H2
    R98 OH+CH4=CH3+H2O
    R118 HO2+CH3=O2+CH4
    R119 HO2+CH3=OH+CH3O
    R155 CH3+O2=O+CH3O
    R156 CH3+O2=OH+CH2O
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  • [1] Cooper C M, Wiezevich P J. Effects of temperature and pressure on the upper explosive limit of methane-oxygen mixtures[J]. Industrial and Engineering Chemistry, 1929, 21(12):1210-1214. doi: 10.1021/ie50240a014
    [2] Wiemann W. Influence of temperature on the explosion characteristics and the neutralisation of methane/air mixture[R]. International Conference of Safety in Mine Research Institutes, 1983.
    [3] Shebeko Y N, Tsarichenko S G, Korolchenko A Y, et al. Burning velocities and flammability limits of gaseous mixtures at elevated temperatures and pressures[J]. Combustion and Flame, 1995, 102(4):427-437. doi: 10.1016/0010-2180(95)00002-N
    [4] 赵衡阳.气体和粉尘爆炸原理[M].北京:北京理工大学出版社, 1996:23-45.
    [5] Gauducheau J L, Denet B, Searby G. A numerical study of lean CH4/H2/air premixed flames at high pressure[J]. Combustion Science and Technology, 1998, 137(2):81-99. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=10.1080/00102209808952046
    [6] Cashdollar K L, Zlochower I A, Green G M, et al. Flammability of methane, propane, and hydrogen gases[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2000, 13(3/4/5):327-340. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950423099000376
    [7] Gieras M, Klemens R, Rarata G, et al. Determination of explosion parameters of methane-air mixtures in the chamber of 40 dm3 at normal and elevated temperature[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2006, 19(2/3):263-270. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=d4c91882e6c30ee838be2c12bc6d4931
    [8] 肖丹.受限空间瓦斯爆炸特性及其影响因素研究[D].辽宁: 辽宁工程技术大学, 2006. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10147-2007098880.htm
    [9] 路林, 常铭, 苗海燕, 等.天然气在不同初始温度和初始压力下的燃烧特性研究[J].工程热物理学报, 2009, 30(10):1771-1774. doi: 10.3321/j.issn:0253-231X.2009.10.043

    Lu Lin, Chang Ming, Miao Haiyan, et al. Combustion characteristics of natural gas at various initial temperature and pressure[J]. Journal of Engineering Thermophysics, 2009, 30(10):1771-1774. doi: 10.3321/j.issn:0253-231X.2009.10.043
    [10] 王新, 陈网桦, 都振华.初始温度和初始压力对气体爆轰参数影响的研究[J].中国安全科学学报, 2010, 20(2):75-79. doi: 10.3969/j.issn.1003-3033.2010.02.013

    Wang Xin, Chen Wanghua, Du Zhenhua. Influence of initial temperature and initial pressure on gas detonation parameters[J]. China Safety Science Journal, 2010, 20(2):75-79. doi: 10.3969/j.issn.1003-3033.2010.02.013
    [11] 伯纳德·刘易斯, 京特·冯·埃尔贝.燃气燃烧与瓦斯爆炸[M].王方, 译.北京: 中国建筑工业出版社, 2010.
    [12] 王华, 邓军, 葛玲梅.初始压力对矿井可燃性气体爆炸特性的影响[J].煤炭学报, 2011, 36(3):423-428. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MTXB201103014.htm

    Wang hua, Deng Jun, Ge Lingmei. Influence of initial pressure on explosion characteristics of flammable gases in coal mine[J]. Journal of China Coal Society, 2011, 36(3):423-428. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MTXB201103014.htm
    [13] 李润之, 黄子超, 司荣军.环境温度对瓦斯爆炸压力及压力上升速率的影响[J].爆炸与冲击, 2013, 33(4):415-419. doi: 10.3969/j.issn.1001-1455.2013.04.013

    Li Runzhi, Huang Zichao, Si Rongjun, Influence of environmental temperature on gas explosion pressure and its rise rate[J]. Explosion and Shock Waves, 2013, 33(4):415-419. doi: 10.3969/j.issn.1001-1455.2013.04.013
    [14] 高娜, 张延松, 胡毅亭, 等.受限空间瓦斯爆炸链式反应动力学分析[J].中国安全科学学报, 2014, 24(1):60-65. doi: 10.3969/j.issn.1003-3033.2014.01.010

    Gao Na, Zhang Yansong, Hu Yiting, et al. Dynamics analysis of gas explosion chain reaction in restricted space[J]. China Safety Science Journal, 2014, 24(1):60-65. doi: 10.3969/j.issn.1003-3033.2014.01.010
    [15] 刘荣海, 陈网桦, 胡毅亭.安全原理与危险化学品测评技术[M].北京:化学工业出版社, 2004:3-4.
    [16] 彭祖增, 孙韫玉.模糊数学及其应用[M].武汉:武汉大学出版社, 2002.
    [17] 陈孝国.模糊综合评价在预防瓦斯爆炸中的应用[J].煤炭技术, 2004, 23(10):57-58. doi: 10.3969/j.issn.1008-8725.2004.10.041

    Chen Xiaoguo. Application of fuzzy comprehensive evaluation in preventing mathane explsion[J]. Coal Technology, 2004, 23(10):57-58. doi: 10.3969/j.issn.1008-8725.2004.10.041
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-08-26
  • 修回日期:  2014-11-25
  • 刊出日期:  2016-03-25

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