不同气体环境中温压炸药爆炸特性的试验研究
真空条件下炸药爆炸特性试验研究
第43卷第3期2 0 2 0年6月308火炸药学报Chinese Journal of Explosives & PropellantsDOI ：10. 14077/j. isn. 1007-7812.201903005真空条件下炸药爆炸特性试验研究张广华，李彪彪，沈 飞，王胜强，王 辉（西安近代化学研究所'陕西 西安710065）摘 要：为了对比分析公斤级炸药在常压及真空环境下的内爆威力，以JO8炸药为研究对象,在真空爆炸罐内进行了常压和真空条件下的内爆威力试验，分析了炸药在不同条件下的内爆威力）结果表明，真空条件下，正对爆炸产 物传播方向所测壁面反射压峰值、准静态压力峰值分别是侧向的1-12倍及1.67倍，且正对爆炸产物传播方向的 效应靶变形也远高于侧向效应靶变形，证明爆炸产物在真空环境下的传播具有明显的方向性；常压下所测壁面反 射压峰值、准静态压力峰值分别是真空条件下的1.74倍及5. 17倍，且效应靶变形情况相对于真空条件下也更为 严重，证明炸药在常压条件下比真空条件下具有更强的毁伤威力，这是由于真空环境下缺少空气介质造成的） 关键词：爆炸力学#08炸药;爆炸罐；冲击波压力；准静态压力；比冲量；效应靶；内爆威力中图分类号：TJ55；O389文献标志码:A 文章编号：1007-7812（2020）03-0308-06Experimental Research on the Explosion Performance of Explosives under Vacuum ConditionsZHANG Guang-hua , LI Biao-biao , SHEN Fei , WANG Sheng-qiang , WANG Hui(X &an Modern Chemistry Research Institute , X &an 710065,China )Abstract : In order to carry out comparative analysis on the implosion power under atmospheric and vacuum conditions , theimplosionexperimentswere=ppliedforJO-8explosivein=v=cuumexplosiont=nk=ndtheimplosionpowerunderdi f erentcon-ditions was analyzed. The results show that the peak reflected pressure in the forward direction of explosion product propaga- tionis1.12timesthevalueinthesidedirectioninvacuumandthepeakquasi-staticpre s ureintheforwarddirectionofexplo-sionproductspropagationis1.67timesthevalueinthesidedirection.Thedeformationofthee f ecttargetintheforwarddi-rectionofpropagationisgreaterthanthatinthesidedirection'provingthatthepropagationofexplosionproductshasdistinctdirectionatty in vacuum. The peak reflected pressure and peak quasi-static pressure under atmosphere are 1.12 and 1.67 times the values in vacuum respectively. Simultaneously , the deformation of the effect target is greater than that in vacuum , show!ngthatstrongerdamagepowersproducedunderatmosphercpre s urebecauseofthelackofarmed-um-nvacuum.Keywords : explosion mechanics ； JO-8 explosive ； explosion tank ； shock wave pressure ； quasi-static pressure ； impulse ； effecttarget ； implosion power引言随着高效毁伤技术的不断发展，将炸药或装载炸药的元器件用于高空或太空环境越来越成为一 种可能）高空环境下由于缺少空气介质，炸药的释 能特性及能量的传播方式与空气中爆炸有所不同）炸药在空气中爆炸后的能量释放是爆炸与毁伤研 究领域的一个重要分支，国内外相关研究人员对其开展了大量研究，并基于试验结果提出了相应的经 验公式，用于对炸药在空气中爆炸后的威力场进行分析）国内外关于炸药在真空环境下的释能特性研究起步相对较晚，但也取得了一些研究成果,12）Slnikov 等⑶对比了常压和高空环境下爆炸威力参量的变化规律，并分析了不同气压条件下爆炸冲击波对飞行器的破坏;Veldman 等⑷研究了环境压力 对反射冲击波超压及冲量的影响；李科斌等5通过数值模拟对不同真空度下爆炸近场特征参量的变 化规律进行了分析;黄亚峰6、杨雄等7分别对真空环境下不同含铝炸药的爆炸场压力及温度进行了 对比分析）综上所述，国内外关于炸药在真空或低压条件下的能量释放特性及毁伤规律研究相对较多，但研收稿日期=2019-03-14；修回日期:2019-04-20基金项目：国防基础性军工科研院所稳定支持专项（WDZCKYXM20190502）作者简介：张广华（1987：）,男，副研究员，从事爆炸作用与毁伤技术研究）************************** 通讯作者：王辉（1977 ：）,男，研究员，从事炸药爆轰性能试验与理论研究）E-mail : land _wind @ 163. com第43卷第3期张广华，李彪彪，沈飞，等：真空条件下炸药爆炸特性试验研究309究内容以数值模拟或十克量级炸药的释能特性为主，关于公斤级装药在真空条件下的爆炸特性研究相对较少。
《密闭空间可燃气体爆燃传播特性和阻燃技术的实验研究》
《密闭空间可燃气体爆燃传播特性和阻燃技术的实验研究》篇一一、引言近年来，密闭空间内可燃气体爆燃事故频发，给人们的生命财产安全带来了严重威胁。
因此，研究密闭空间可燃气体爆燃传播特性和阻燃技术，对于预防和控制此类事故具有重要意义。
本文通过实验研究，探讨了密闭空间内可燃气体爆燃的传播特性，并针对阻燃技术进行了深入探讨。
二、实验方法与材料1. 实验材料：选用甲烷、氢气等常见可燃气体作为实验气体，同时准备不同材质的阻燃材料。
2. 实验方法：在密闭空间内，控制气体浓度、氧气含量等参数，进行可燃气体爆燃实验。
通过高速摄像机记录爆燃过程，分析爆燃传播特性。
同时，将不同阻燃材料置于密闭空间内，观察其阻燃效果。
三、可燃气体爆燃传播特性分析1. 爆燃传播速度：通过高速摄像机记录的爆燃过程，可以分析出爆燃传播速度。
实验结果表明，可燃气体的爆燃传播速度受到多种因素影响，如气体浓度、氧气含量、空间大小等。
2. 爆燃波及范围：密闭空间内可燃气体的爆燃波及范围广泛，不仅会对设备造成损坏，还会对人员安全构成威胁。
实验发现，波及范围与气体浓度、空间布局等因素密切相关。
3. 爆燃能量分布：可燃气体的爆燃过程中，能量分布不均，部分能量以热能、声能等形式释放。
这些能量的释放对设备和人员的安全构成威胁。
四、阻燃技术研究1. 阻燃材料种类：实验中选用了不同种类的阻燃材料，包括化学阻燃剂、物理阻隔材料等。
这些材料在密闭空间内表现出不同的阻燃效果。
2. 阻燃效果分析：将不同阻燃材料置于密闭空间内，观察其阻燃效果。
实验结果表明，化学阻燃剂主要通过抑制燃烧链式反应来达到阻燃效果；物理阻隔材料则通过隔绝氧气、降低温度等方式来阻止燃烧。
各种阻燃材料在不同条件下表现出不同的效果，需根据实际情况选择合适的阻燃材料。
3. 阻燃技术应用：针对密闭空间的特点，提出将多种阻燃技术相结合的应用方案。
例如，可在密闭空间内同时使用化学阻燃剂和物理阻隔材料，以实现更好的阻燃效果。
《密闭空间可燃气体爆燃传播特性和阻燃技术的实验研究》
《密闭空间可燃气体爆燃传播特性和阻燃技术的实验研究》篇一一、引言随着工业生产和日常生活的快速发展，密闭空间内可燃气体爆燃事故频发，对人民生命财产安全造成了极大的威胁。
为了深入研究密闭空间可燃气体爆燃的传播特性及提出有效的阻燃技术，本文将通过实验研究的方法，探讨其内在规律和防治措施。
二、实验目的本实验旨在研究密闭空间内可燃气体爆燃的传播特性，探讨其影响因素及作用机理，提出有效的阻燃技术措施，为预防和控制密闭空间可燃气体爆燃事故提供理论依据和技术支持。
三、实验原理密闭空间可燃气体爆燃的传播特性主要涉及气体动力学、热力学、燃烧学等多个学科领域。
本实验将通过模拟密闭空间内可燃气体的燃烧过程，观察其爆燃传播特性，并分析其影响因素，如气体浓度、空间大小、温度等。
阻燃技术则主要从材料科学、化学工程等角度出发，通过添加阻燃剂、改变材料结构等方式，提高材料的阻燃性能。
四、实验材料与方法1. 实验材料：可燃气体（如甲烷、氢气等）、阻燃材料、测量仪器等。
2. 实验方法：（1）制备不同浓度的可燃气体，分别在密闭空间内进行燃烧实验，观察其爆燃传播特性。
（2）对阻燃材料进行性能测试，包括极限氧指数、垂直燃烧等实验。
（3）将阻燃材料应用于密闭空间内，观察其对可燃气体爆燃的抑制效果。
（4）利用高速摄像机、压力传感器等设备，记录实验过程中的数据和现象。
五、实验结果与分析1. 实验结果：（1）可燃气体的爆燃传播特性受气体浓度、空间大小、温度等因素的影响。
在一定的条件下，可燃气体会发生爆燃，并迅速传播。
（2）阻燃材料具有良好的阻燃性能，能够有效抑制可燃气体的燃烧和爆燃传播。
（3）不同阻燃材料对可燃气体的抑制效果存在差异，需要根据实际情况选择合适的阻燃材料。
2. 数据分析：通过分析实验数据，我们可以得出以下结论：（1）可燃气体的浓度越高，爆燃传播速度越快，范围越广。
因此，在密闭空间内应严格控制可燃气体的浓度。
（2）空间大小对可燃气体的爆燃传播也有影响。
封闭体系内丁烷-空气预混气体爆炸的试验研究
ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１￣８３５２.２０２４.０１.００８封闭体系内丁烷￣空气预混气体爆炸的试验研究❋张宇庭㊀徐振洋㊀闫祎然㊀宋家威㊀秦㊀涛辽宁科技大学矿业工程学院(辽宁鞍山ꎬ１１４０５１)[摘㊀要]㊀为研究不同浓度丁烷￣空气预混气体在封闭管道内的燃爆特性ꎬ利用方形密闭爆炸试验管道对不同体积分数的丁烷￣空气预混气体进行爆炸试验ꎮ结果表明:气体爆炸先后经历了压力上升第一阶段㊁压力上升第二阶段和压力下降阶段ꎻ随着丁烷气体浓度的上升ꎬ爆炸压力上升速率㊁最大火焰速度㊁火焰加速度都呈先升高㊁后降低的趋势ꎻ其中ꎬ当丁烷体积分数为５％时ꎬ上述参数均达到峰值ꎻ含水管道中ꎬ气相与液相的爆炸压力趋势基本一致ꎬ但相较于无水管道中的压力变化更为平缓ꎬ并且最大爆炸压力及升压速率都较低ꎮ为可燃气体燃爆问题研究提供理论参考ꎮ[关键词]㊀预混气体ꎻ封闭管道ꎻ爆炸压力ꎻ火焰速度[分类号]㊀ＴＱ５６０.７ꎻＸ９３２ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＥｘｐｌｏｓｉｏｎｏｆＰｒｅｍｉｘｅｄＧａｓｏｆＢｕｔａｎｅａｎｄＡｉｒｉｎａＣｌｏｓｅｄＳｙｓｔｅｍＺＨＡＮＧＹｕｔｉｎｇꎬＸＵＺｈｅｎｙａｎｇꎬＹＡＮＹｉｒａｎꎬＳＯＮＧＪｉａｗｅｉꎬＱＩＮＴａｏＳｃｈｏｏｌｏｆＭｉｎｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｉａｏｎｉｎｇ(ＬｉａｏｎｉｎｇＡｎｓｈａｎꎬ１１４０５１) [ＡＢＳＴＲＡＣＴ]㊀Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｌｏｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｕｔａｎｅ￣ａｉｒｐｒｅｍｉｘｅｄｇａｓｅｓｗｉｔｈｖａ￣ｒｉｏｕｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｅｎｃｌｏｓｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅｓꎬａｓｑｕａｒｅ￣ｓｈａｐｅｄｓｅａｌｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｉｐｅｌｉｎｅｗａｓｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏｃｏｎｄｕｃｔｅｘｐｌｏｓｉｏｎｔｅｓｔｓｏｎｂｕｔａｎｅ￣ａｉｒｐｒｅｍｉｘｅｄｇａｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｓｏｆｂｕｔａｎｅ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｉｔｇｏｅｓｔｈｒｏｕｇｈｔｈｒｅｅｓｔａ￣ｇｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｉｎｉｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｒｉｓｅꎬｓｅｃｏｎｄａｒｙｐｒｅｓｓｕｒｅｒｉｓｅꎬａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｄｅｃｒｅａｓｅｉｎｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎ.Ａｓｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｂｕｔａｎｅｇａｓｉｎｃｒｅａｓｅｓꎬｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｒａｔｅｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅꎬｍａｘｉｍｕｍｆｌａｍｅｖｅｌｏｃｉｔｙꎬａｎｄｆｌａｍｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎａｌｌｓｈｏｗａｔｒｅｎｄｏｆｆｉｒｓｔｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ.Ｗｈｅｎｔｈｅｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｂｕｔａｎｅｉｓ５％ꎬｔｈｅａｂｏｖｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｌｌｒｅａｃｈｔｈｅｉｒｐｅａｋ.Ｉｎｐｉｐｅｌｉｎｅｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｗａｔｅｒꎬｔｈｅｃｈａｎｇｅｔｒｅｎｄｓｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｈｅｇａｓｐｈａｓｅａｎｄｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅａｒｅｂａ￣ｓｉｃａｌｌｙｔｈｅｓａｍｅꎬｂｕｔｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｐｉｐｅｌｉｎｅｓｗｉｔｈｏｕｔｗａｔｅｒꎬｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｃｈａｎｇｅｓａｒｅｓｍｏｏｔｈｅｒꎬａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｒａｔｅａｒｅｌｏｗｅｒ.Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎ.[ＫＥＹＷＯＲＤＳ]㊀ｐｒｅｍｉｘｅｄｇａｓꎻｃｌｏｓｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅꎻｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅꎻｆｌａｍｅｓｐｅｅｄ０㊀引言随着我国城镇化的推进与城市范围的扩大ꎬ规模庞大的油气管道与城镇给排水㊁供配电的涵洞㊁暗渠等邻近或交错布置等问题非常突出ꎮ油气长途运输管道在城市地下管线中广泛存在ꎮ然而ꎬ当管线泄露ꎬ油气涌入这些排水管道㊁暗渠等密闭空间中ꎬ极易达到气体爆炸极限且难以及时被检测ꎬ从而增加了封闭空间内可燃气体爆炸的可能性ꎮ㊀㊀为了保证可燃性气体在可控范围内高效地释放能量ꎬ并且能够预防或减少运送过程中的事故损失ꎬ学者们对封闭空间内的可燃性气体爆炸参数以及机理进行了大量研究ꎮ关于单相多组分爆炸ꎬ多集中于对甲烷￣空气混合物爆炸的影响因素和机理的研究ꎮ李哲等[１]对不同浓度梯度的甲烷￣空气预混气体进行了爆炸试验ꎬ结果表明ꎬ爆炸压力上升速率以及爆炸温度都随浓度梯度的增大而呈现先增大㊁后减小的趋势ꎮＨｕａｎｇ等[２]利用高压爆炸室进行了乙烷/丙烷￣空气混合物的点火爆炸试验ꎬ研究了压力的变化对爆炸以及气体易燃性的影响ꎮ第５３卷㊀第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.５３㊀Ｎｏ.１㊀２０２４年２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＥｘｐｌｏｓｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌｓ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｆｅｂ.２０２４❋收稿日期:２０２３￣０５￣２４第一作者:张宇庭(２０００ )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事爆破与安全工程的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:１６４８６７８５３５＠ｑｑ.ｃｏｍ通信作者:徐振洋(１９８２ )ꎬ男ꎬ博士ꎬ教授ꎬ主要从事工程爆破理论与技术的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:４５８１６３２８＠ｑｑ.ｃｏｍ㊀㊀关于密闭空间中的两相爆炸ꎬ多集中于气㊁固及气㊁液两相的耦合作用及机理研究ꎮＧａｒｃｉａ￣Ａｇｒｅｄａ等[３]利用标准的２０Ｌ爆炸球对甲烷￣烟尘中不同浓度的粉尘与气体进行爆炸试验ꎬ测量了不同工况下的动态压力㊁爆燃指数和可燃性极限ꎬ为气㊁固两相爆炸研究提供了依据ꎮＳｏｎｇ等[４]模拟了当惰性岩尘与煤尘沉积于管道底部时预混甲烷气体局部点燃后的爆炸情况ꎬ获得了两相燃烧机制ꎬ并定量地评价了岩尘对爆炸能量的惰性影响ꎮＷａｎｇ等[５]在封闭管道中进行了一系列不同的液体类型和液体高度的试验ꎬ研究了多相条件下气体爆炸模式分类标准㊁易燃性极限㊁最大爆炸压力的传播和爆炸波能量分布标准ꎮＴｈｏｍａｓ等[６]在圆筒形密闭容器底部蓄水的条件下ꎬ开展了乙炔￣空气爆燃和乙炔￣氧气爆轰试验ꎬ结果表明ꎬ爆炸的峰值压力在液相和气相差别不大ꎬ而液相峰值压力的持续时间明显延长ꎮ由此可见ꎬ单一利用气体爆炸传播机理研究连续流体与气体两相爆炸的过程是不合适的ꎮ因此ꎬ如何预测底部蓄水的暗渠气体爆炸动态压力过程有待于研究ꎮ针对封闭管道内丁烷￣空气预混气体的爆炸特性进行研究ꎮ通过对含水管道与无水管道进行试验ꎬ分析了浓度变化对丁烷￣空气预混气体爆炸压力㊁火焰传播速度特征的影响ꎮ基于非稳态压力场㊁火焰传播特征ꎬ研究典型因素对气体爆炸压力和爆炸指数的影响ꎮ为耐压装置可能发生失效情况提供参考依据ꎬ对可燃气体爆炸的控制措施和防护技术㊁减小气体爆炸事故损失提供基础指导ꎮ１㊀试验１.１㊀试验系统试验系统主要由不锈钢方形管道㊁点火电极㊁压力传感器㊁光电传感器㊁真空泵㊁循环泵以及多通道数据采集系统组成ꎮ爆炸系统示意图见图１ꎮ爆炸试验管道全长约为２ｍꎬ方形管道横截面尺寸为１６８ｍｍˑ１３８ｍｍꎮ点火系统主要由ＢＹＲ￣３００型高能电火花点火装置㊁点火控制线㊁电极针和电源线组成ꎬ点火方式为脉冲点火ꎬ保证为气体爆炸提供足够点火能量ꎮ在距离点火端３５０ｍｍ与１３５０ｍｍ处ꎬ各放置２个ＢＹＲ￣１７０６Ｐ型压力传感器ꎬ位于管道正上方与底部ꎬ测量范围为－０.１ ２.０ＭＰａꎮＢＹＲ￣１７０６Ｇ型光电传感器布置在正上方压力传感器的两侧ꎬ每两个间隔１００ｍｍꎬ测量范围为０ ５０００ＫＬＤ(ｋｕｌｌｂａｃｋ￣ｌｅｉｂｌｅｒｄｉｒｅｒｇｅｎｃｅꎬＫＬ散度)ꎬ输出信㊀１－进气口ꎻ２－数显压力传感器ꎻ３－电极针ꎻ４－光电传感器ꎻ５－压力传感器ꎻ６－爆炸管道ꎻ７－排气口ꎮ图１㊀爆炸试验系统装置示意图Ｆｉｇ.１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｅｘｐｌｏｓｉｏｎｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍ号为０ ５Ｖꎬ供电范围为ＤＣ５ ２４ＡꎮＢＹＲ￣０２９Ａ型多通道数据采集控制系统主要由传感器㊁控制面板㊁数据采集器㊁数据接收器组成ꎬ系统采样间隔为０.２ｍｓꎮ１.２㊀试验方案首先ꎬ用真空泵机将管内抽至负压ꎬ利用集气袋将气瓶内的丁烷通过数显压力传感器定量地通入管内ꎮ之后ꎬ打开空气阀门ꎬ使管内压力达到平衡状态ꎬ并利用循环泵机使管道内的气体预混至少５ｍｉｎꎮ设置点火延迟时间㊁点火时间和数据采集时间ꎮ确定系统阀门全部处于闭合状态后ꎬ开启点火控制系统ꎮ引爆后ꎬ对系统采集数据进行记录ꎮ对于含水管道爆炸试验ꎬ首先ꎬ将一定体积(５００㊁１０００㊁１５００ｍＬ)的水注入密闭管道内ꎬ其余步骤与无水管道试验相同ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀丁烷￣空气预混气体爆炸压力变化特征通过试验系统中距离点火源最近的压力传感器５采集不同体积分数丁烷引爆后的管内压力变化数据ꎬ得到了当丁烷体积分数分别为４％㊁５％㊁６％㊁７％㊁８％时丁烷￣空气预混气体的爆炸压力随时间的变化曲线ꎬ如图２所示ꎮ当预混气体中的丁烷体积分数不同时ꎬ无论是最大爆炸压力还是最大爆炸压力出现的时间都存在一定的差异ꎬ但所有浓度曲线都呈现先上升㊁后下降的趋势ꎮ不同体积分数丁烷￣空气预混气体爆炸的压力变化曲线可主要划分为压力上升第一阶段㊁压力上升第二阶段㊁压力下降阶段３个阶段[７￣８]ꎮ㊀㊀以体积分数５％的丁烷为例:在第２１.６ｍｓ以前ꎬ管道内处于短暂恒定状态ꎮ直到封闭管道内预２５ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５３卷第１期㊀㊀图２㊀不同体积分数丁烷爆炸压力随时间的变化曲线Ｆｉｇ.２㊀Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅ￣ｔｉｍｅｃｕｒｖｅｓｏｆｂｕｔａｎｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｓ混气体被点燃后ꎬ火焰从点火源附近开始向四周扩散ꎬ此时ꎬ爆炸压力进入压力上升的第一阶段ꎮ由于反应初期参与燃烧反应的丁烷气体量较少ꎬ所以在压力上升的第一阶段中ꎬ升压速率较低ꎬ火焰传播表现为层流燃烧[９]ꎮ由图２可以看出ꎬ不同体积分数的丁烷预混气体压力上升第一阶段持续时间存在一定差异ꎮ其中ꎬ丁烷体积分数为５％时ꎬ持续时间最短ꎬ直到爆炸发生后９１.６ｍｓ才结束ꎮ在这一阶段中ꎬ燃烧生成的热量导致预混气体中活性分子的化学键断裂ꎬ化学键的断裂会产生有催化燃烧反应的自由基ꎬ并且这些自由基会循环地参与反应ꎬ导致系统热量不断增多ꎬ且产热速率加快[１０]ꎮ理想气体状态方程[１１]ｐＶ＝ｎＲＴꎮ(１)式中:ｐ为压强ꎻＶ为体积ꎻｎ为物质的量ꎻＴ为温度ꎻＲ为气体常数ꎬ取(８.３１４４１ʃ０.０００２６)Ｊ/(ｍｏｌ Ｋ)ꎮ由式１可知ꎬ由于系统热量的积累ꎬ封闭管道内的受热气体膨胀ꎬ导致管内压力指数型上升ꎬ直到压力上升的第一阶段结束都处于增长的趋势ꎮ图３为体积分数５％的丁烷预混气体燃烧压力时序图ꎮ由图３可知ꎬ压力上升第一阶段结束在爆炸发生后第９１.６ｍｓꎬ结束时压力达到了０.２０７ＭＰａꎮ此阶段结束后ꎬ压力经历了短暂的平缓后再持续升高ꎬ压力上升速率先变慢㊁后变快ꎬ此时为压力上升第二阶段ꎮ㊀㊀该阶段的爆炸压力升高趋势持续了２３９.８ｍｓꎬ达到最大爆炸压力０.５３２ＭＰａ后才结束ꎬ而在压力上升阶段出现了升压速率升高㊁降低㊁再升高的现象ꎮ这是由于开始时火焰燃烧的剧烈程度加大ꎬ且火焰面积不断增大ꎬ使得火焰在接触管道壁面之前升压速率持续升高[１２]ꎮ之后ꎬ随着火焰与管道壁面㊀㊀㊀图３㊀体积分数为５％的丁烷预混气体燃烧压力时序图Ｆｉｇ.３㊀Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｑｕｅｎｃｅｄｉａｇｒａｍｏｆｂｕｔａｎｅｐｒｅｍｉｘｅｄｇａｓｗｉｔｈａｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｏｆ５％的接触面积不断增大ꎬ由于管道壁面的温度低于火焰温度而产生导热作用ꎻ同时ꎬ火焰的纵向传播受阻导致爆炸能量的损失ꎬ两者的作用阻碍了管道内的爆炸压力的增长ꎬ致使在一段时间内压力上升趋势变得较为缓慢ꎮ在这之后ꎬ爆炸压力上升速率加快ꎬ该情景可参照可燃气体升压速率的三次方定律进行考虑[１３]ꎮ火焰沿管道横向持续传播ꎬ丁烷燃烧产生的增压效果逐渐增大ꎻ其次ꎬ管道壁面的导热作用对火焰传播压力的影响开始变弱ꎻ同时ꎬ火焰发展受到空间限制的影响也逐渐变弱ꎬ两者效果作用使得升压速率增大ꎬ直到系统压力达到最大爆压时ꎬ压力上升第二阶段才结束ꎮ对于体积分数５％的丁烷预混气体ꎬ在爆炸发生的３３１.４ｍｓ以后ꎬ进入压力下降阶段ꎮ封闭管道内的丁烷与氧气被大量消耗后ꎬ爆炸能量开始降低ꎬ已燃烧区域的温度开始下降ꎮ根据理想气体状态方程可知ꎬ靠近点火源附近的已燃区域气压降低ꎬ此时燃烧产生的水蒸气开始凝结ꎬ并且管壁导热现象依然存在ꎬ导致气体爆炸压力呈现下降趋势ꎮ对各浓度的丁烷预混气体爆炸压力进行分析ꎬ绘制出爆炸过程中的最大升压速率随丁烷气体浓度变化的特征曲线ꎬ如图４所示ꎮ从图４中可以看出:丁烷体积分数为５％时的升压速率最大ꎻ并且随着丁烷浓度增大ꎬ最大升压速率的变化梯度逐渐减小ꎮ根据图４中升压速率由大到小对应的丁烷体积分数为:５％㊁４％㊁６％㊁７％㊁８％ꎮ在图４中ꎬ曲线表现为中间高㊁向两侧递减的趋势ꎬ表明爆炸压力上升速率随丁烷在预混气体中的体积分数变化呈近似线性的关系ꎬ同时也反映出最大升压速率可作为评估丁烷气体爆炸强度的一个重要指标ꎬ可较为直观地分析丁烷￣空气预混气体爆炸威力的强弱ꎮ２.２㊀丁烷￣空气预混气体爆炸火焰速度变化特征通过对系统中光电传感器捕捉的火焰信号进行３５２０２４年２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀封闭体系内丁烷￣空气预混气体爆炸的试验研究㊀张宇庭ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图４㊀不同体积分数丁烷￣空气预混气体燃烧的最大升压速率Ｆｉｇ.４㊀Ｍａｘｉｍｕｍｐｒｅｓｓｕｒｅｒｉｓｅｒａｔｅｉｎｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｏｆｂｕｔａｎｅｐｒｅｍｉｘｅｄｇａｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｓ分析计算ꎬ得出不同浓度丁烷与空气预混气体爆炸时火焰最大速度㊁平均速度以及加速度曲线ꎬ如图５所示ꎮ由图５可知ꎬ当丁烷体积分数在４％ ７％时ꎬ无论是火焰最大速度㊁平均速度还是火焰加速度都呈现先增大㊁后减小的趋势ꎬ并且在体积分数为５％时达到峰值ꎮ㊀㊀㊀图５㊀不同体积分数丁烷￣空气预混气体燃烧的火焰传播速度参数Ｆｉｇ.５㊀Ｆｌａｍｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｓｐｅｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｏｆｂｕｔａｎｅｐｒｅｍｉｘｅｄｇａｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｓ㊀㊀火焰的加速与燃烧物的热膨胀㊁系统产热量㊁边界层效应等相关ꎮ在燃烧初期ꎬ即火焰接触管道壁面之前ꎬ火焰的加速主要因为燃烧物的热膨胀使得燃烧气体的体积增加ꎬ燃烧物体积随时间增加量为ｄＶｂｄｔ＝σＡＳＬꎮ(２)式中:Ｖｂ为丁烷气体体积ꎻσ为体积膨胀系数ꎬσ＝ρａ/ρｂꎻρａ为未燃烧气体的密度ꎻρｂ为已燃烧气体的密度ꎻＡ为火焰的总表面积ꎻＳＬ为层流火焰传播速度ꎮ根据Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程可知[１４￣１５]ꎬ气体反应速率常数为ｋ＝Ａｅ－ＥａＲＴꎮ(３)式中:Ｅａ为表观活化能ꎻＲ为摩尔气体常量ꎻＴ为热力学温度ꎻＡ为引入的频率因子ꎬ与反应物分子间相互碰撞的概率相关ꎮ由式(３)可知ꎬ在其他试验条件相同的情况下ꎬ对于不同体积分数的丁烷预混气体燃烧ꎬ燃烧反应速率与频率因子呈线性关系ꎬ且与反应温度呈指数关系ꎬ表现为在接近当量浓度下燃烧反应最为剧烈ꎬ气体分子间碰撞概率最高[１６]ꎮ由此可见ꎬ在最接近丁烷浓度当量ꎬ即丁烷体积分数为５％时ꎬ气体燃烧反应速率最大ꎮ在单位时间内ꎬ丁烷￣空气预混气体的放热量ｑｅ＝ｋＱＶꎮ(４)式中:ｋ为气体反应速率常数ꎻＱ为单位体积内预混气体反应放热量ꎻＶ为密闭管道总体积ꎮ由式(４)可知ꎬ预混气体在单位时间内的放热量与气体反应速率ｋ呈线性关系ꎮ结合式(３)可知ꎬ单位时间放热量受到反应物分子间的碰撞概率影响ꎬ当预混气体中的丁烷体积分数为５％时ꎬ由于接近当量爆炸ꎬ分子碰撞概率较大ꎬ使得单位时间内放热量较其他浓度时大ꎬ燃烧物的热膨胀与热量的突增促使火焰向前发展ꎮ所以ꎬ丁烷体积分数为５％时ꎬ火焰传播速度及加速度最大[１７]ꎮ由于试验系统中氧气与丁烷所占体积比约为４︰１ꎬ并且在相同的浓度梯度下进行试验ꎬ当丁烷体积分数在６％或以上ꎬ即富燃料燃烧时ꎬ火焰速度相较于丁烷体积分数在４％或以下的贫燃料燃烧要大ꎮ这是因为ꎬ富燃料燃烧时可燃物分子与助燃物分子间的碰撞概率要比贫燃料燃烧时高ꎬ使得气体反应速率较大[１８￣１９]ꎮ对比图５中的３条曲线可知ꎬ火焰传播加速度曲线的变化幅度较大ꎬ相比之下ꎬ最大火焰速度与平均速度曲线较为平缓ꎮ因此ꎬ火焰传播的加速度可作为判定气体爆炸强度的重要指标ꎮ２.３㊀含水管道爆炸压力变化特征根据分别布置在管道上㊁下部的压力传感器采集的数据ꎬ绘制出在丁烷体积分数为５％时含水管道与无水管道内爆炸压力的变化曲线ꎬ如图６所示ꎮ㊀㊀压力记录表明ꎬ在底部蓄水的情况下ꎬ气相与液相的压力变化趋势基本相同ꎬ并且在保证预混气体被顺利点燃㊁管道内产生轰鸣声㊁各传感器成功记录数据并传输至计算机(即试验成功进行)的前提下ꎬ发现含水量的多少对试验结果的影响并不明显ꎮ㊀㊀但是对比无水情况下的爆炸压力曲线ꎬ可以明显看出ꎬ含水管道内爆炸压力变化趋势较为平缓ꎬ不仅最大爆炸压力较小ꎬ而且达到最大爆压的时间以及最大爆压的持续时间都较长于无水管道中的爆炸ꎮ出现这一类现象是因为预混气体在被点燃后火４５ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５３卷第１期㊀㊀㊀图６㊀含水管道与无水管道中体积分数５％的丁烷预混气体爆炸压力的变化曲线Ｆｉｇ.６㊀Ｖａｒｉａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｂｕｔａｎｅｐｒｅｍｉｘｅｄｇａｓｗｉｔｈａｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｏｆ５％ｉｎｗａｔｅｒｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｐｉｐｅｌｉｎｅｓａｎｄａｎｈｙｄｒｏｕｓｐｉｐｅｌｉｎｅｓ焰面与连续的水体的接触面积逐渐增大ꎬ可燃气体分子与水分子发生碰撞ꎬ导致大量可燃气体分子未能参与燃烧反应ꎬ使得气体反应速率降低ꎬ热量和热膨胀的传递受到阻碍[２０]ꎮ此外ꎬ水体作为冷却剂在气体燃烧的过程中起到了一定的抑制与缓冲作用ꎬ使得爆炸压力波传播受限ꎬ这共同导致了爆炸压力变化平缓ꎮ３ 结论利用方形密闭试验管道研究了丁烷体积分数的改变对丁烷￣空气预混气体爆燃特性的影响ꎬ并在底部蓄水的管道内对体积分数５％的丁烷预混气体进行燃烧试验ꎬ得出以下结论:１)在相同浓度梯度下ꎬ丁烷体积分数为５％时ꎬ燃烧最为激烈ꎮ丁烷￣空气预混气体的燃烧压力发展过程大致可以分为３个阶段:压力上升第一阶段㊁压力上升第二阶段㊁压力下降阶段ꎮ压力上升第一阶段开始于燃烧初始时期ꎬ在燃烧压力变化曲线第一次到达拐点并出现短暂平缓时结束ꎮ此阶段中ꎬ管道内升压速率呈持续上升趋势ꎮ之后ꎬ升压速率开始下降ꎬ燃烧压力变化趋于平缓ꎮ进入压力上升第二阶段后ꎬ丁烷燃烧的增压效果逐渐变大ꎬ升压速率再次升高ꎬ并且在结束时达到最大爆炸压力ꎮ最后ꎬ管内水蒸气凝结ꎬ且可燃气体含量减少ꎬ进入压力进入下降阶段ꎮ２)燃烧火焰最大速度㊁加速度㊁最大升压速率都是丁烷￣空气预混气体在不同浓度下燃烧的敏感影响因素ꎮ而加速度和最大压升速率可作为有效的指标参考ꎬ评判丁烷气体爆炸强度的大小ꎮ３)在含水管道内进行体积分数５％的丁烷￣空气预混气体爆炸试验ꎮ压力记录结果显示ꎬ气相与液相压力变化趋势基本一致ꎮ但对比无水管道的爆炸压力变化曲线可知ꎬ无论是气相压力或液相压力ꎬ含水管道的压力曲线都较为平缓ꎬ并且到达最大压力的时间有所延后ꎮ参考文献[１]㊀李哲ꎬ陈先锋ꎬ孙玮康.浓度梯度对甲烷￣空气混合气体爆炸特性参数的影响[Ｊ].振动与冲击ꎬ２０２１ꎬ４０(１１):２６￣３２.ＬＩＺꎬＣＨＥＮＸＦꎬＳＵＮＷＫ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｇｒａ￣ｄｉｅｎｔｏｎｅｘｐｌｏｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｍｅｔｈａｎｅ￣ａｉｒｍｉｘｔｕｒｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄＳｈｏｃｋꎬ２０２１ꎬ４０(１１):２６￣３２.[２]㊀ＨＵＡＮＧＬＪꎬＷＡＮＧＹꎬＺＨＡＮＧＬꎬｅｔａｌ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｔｈｅｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙｌｉｍｉｔｓａｎｄｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｅｔｈａｎｅ/ｐｒｏｐａｎｅ￣ａｉｒｍｉｘｔｕｒｅｓｉｎａｃｙｌｉｎｄｅｒｖｅｓｓｅｌ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｏｓｓＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎｉｎｔｈｅＰｒｏｃｅｓｓＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓꎬ２０２２ꎬ７４:１０４６３８.[３]㊀ＧＡＲＣＩＡ￣ＡＧＲＥＤＡＡꎬＤＩＢＥＮＥＤＥＴＴＯＡꎬＲＵＳＳＯＰꎬｅｔａｌ.Ｄｕｓｔ/ｇａｓｍｉｘｔｕｒｅｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎｒｅｇｉｍｅｓ[Ｊ].ＰｏｗｄｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１１ꎬ２０５(１/２/３):８１￣８６. [４]ＳＯＮＧＹＦꎬＺＨＡＮＧＱ.Ｃｒｉｔｅｒｉｏｎａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｐａｒｋ￣ｉｎｄｕｃｅｄｄｕｓｔｌａｙｅｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎ[Ｊ].Ｆｕｅｌꎬ２０２０ꎬ２６７:１１７２０５.[５]㊀ＷＡＮＧＤꎬＱＩＡＮＸＭꎬＪＩＴＣꎬｅｔａｌ.Ｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙｌｉｍｉｔａｎｄｅｘｐｌｏｓｉｏｎｅｎｅｒｇｙｏｆｍｅｔｈａｎｅｉｎｅｎｃｌｏｓｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅｕｎｄｅｒｍｕｌｔｉ￣ｐｈａｓｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ[Ｊ].Ｅｎｅｒｇｙꎬ２０２１ꎬ２１７:１１９３５５.[６]㊀ＴＨＯＭＡＳＧＯꎬＯＡＫＬＥＹＧＬ.Ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉ￣ｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｇａｓｅｏｕｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｓａｎｄａｗａｔｅｒｖｏｌｕｍｅｉｎａｃｌｏｓｅｄｖｅｓｓｅｌ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｓｓＳａｆｅｔｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎꎬ２０１０ꎬ８８(１):２０￣２３. [７]㊀余明高ꎬ孔杰ꎬ王燕ꎬ等.不同浓度甲烷￣空气预混气体爆炸特性的试验研究[Ｊ].安全与环境学报ꎬ２０１４ꎬ１４(６):８５￣９０.ＹＵＭＧꎬＫＯＮＧＪꎬＷＡＮＧＹꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｔｕｄｙｏｎｅｘｐｌｏｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｍｅｔｈａｎｅ￣ａｉｒｐｒｅ￣ｍｉｘｔｕｒｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳａｆｅｔｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ２０１４ꎬ１４(６):８５￣９０. [８]㊀秦毅ꎬ陈小伟ꎬ黄维.密闭空间可燃气体爆炸超压预测[Ｊ].爆炸与冲击ꎬ２０２０ꎬ４０(３):０３２２０２.ＱＩＮＹꎬＣＨＥＮＸＷꎬＨＵＡＮＧＷ.Ｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｐｒｅｄｉｃ￣ｔｉｏｎｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎｉｎｃｏｎｆｉｎｅｄｓｐａｃｅ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｏｎａｎｄＳｈｏｃｋＷａｖｅｓꎬ２０２０ꎬ４０(３):０３２２０２. [９]㊀钟飞翔ꎬ郑立刚ꎬ马鸿雁ꎬ等.ＣＨ４/Ｏ２/ＣＯ２预混体系爆炸动力学研究[Ｊ].爆炸与冲击ꎬ２０２２ꎬ４２(１):０１２１０１.５５２０２４年２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀封闭体系内丁烷￣空气预混气体爆炸的试验研究㊀张宇庭ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＺＨＯＮＧＦＸꎬＺＨＥＮＧＬＧꎬＭＡＨＹꎬｅｔａｌ.ＡｓｔｕｄｙｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎｄｙｎａｍｉｃｓｏｆａＣＨ４/Ｏ２/ＣＯ２ｐｒｅｍｉｘｅｄｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｏｎａｎｄＳｈｏｃｋＷａｖｅｓꎬ２０２２ꎬ４２(１):０１２１０１.[１０]㊀蒋晓燕ꎬ王文露ꎬ卞维柏ꎬ等.甲烷的生成及对木质素二聚体热解过程的影响[Ｊ].分子科学学报ꎬ２０２３ꎬ３９(２):１１１￣１１７.ＪＩＡＮＧＸＹꎬＷＡＮＧＷＬꎬＢＩＡＮＷＢꎬｅｔａｌ.Ｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｍｅｔｈａｎｅａｎｄｉｔｓｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｌｉｇｎｉｎｐｙｒｏｌｙ￣ｓｉｓｐｒｏｃｅｓｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｏｌｅｃｕｌａｒＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０２３ꎬ３９(２):１１１￣１１７.[１１]㊀贾进章ꎬ冯路阳.密闭直管内瓦斯爆炸温度和压力的实验研究[Ｊ].爆破器材ꎬ２０１８ꎬ４７(１):２２￣２５.ＪＩＡＪＺꎬＦＥＮＧＬＹ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｇａｓｅｘｐｌｏ￣ｓｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｃｌｏｓｅｄｓｔｒａｉｇｈｔｔｕｂｅ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１８ꎬ４７(１):２２￣２５. [１２]㊀章文义ꎬ李玉艳ꎬ潘峰ꎬ等.丙烷￣氧气预混气体的火焰传播及点火特性[Ｊ].爆破器材ꎬ２０１９ꎬ４８(４):２７￣３２.ＺＨＡＮＧＷＹꎬＬＩＹＹꎬＰＡＮＦꎬｅｔａｌ.Ｆｌａｍｅｐｒｏｐａｇａ￣ｔｉｏｎａｎｄｉｇｎｉｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｒｏｐａｎｅ￣ｏｘｙｇｅｎｐｒｅｍｉｘｅｄｇａｓ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１９ꎬ４８(４):２７￣３２. [１３]㊀李润之ꎬ司荣军.瓦斯浓度对爆炸压力及压力上升速率影响[Ｊ].西安科技大学学报ꎬ２０１０ꎬ３０(１):２９￣３３.ＬＩＲＺꎬＳＩＲＪ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｇａｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｅｘ￣ｐｌｏｓｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｒｉｓｅｒａｔｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１０ꎬ３０(１):２９￣３３.[１４]㊀池旭辉ꎬ彭松ꎬ赵程远ꎬ等.复合固体推进剂高温加速试验理论与方法(１):Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程的适用性[Ｊ].含能材料ꎬ２０２２ꎬ３０(８):８５３￣８６０.ＣＨＩＸＨꎬＰＥＮＧＳꎬＺＨＡＯＣＹꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｏｒｉｅｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｔｅｓｔｆｏｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｏｌｉｄｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ(１):ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙｏｆＡｒｒｈｅｎｉｕｓｅｑｕａｔｉｏｎ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｅｒｇｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０２２ꎬ３０(８):８５３￣８６０.[１５]㊀ＺＨＵＦＨꎬＸＩＯＮＧＷꎬＬＩＸＦꎬｅｔａｌ.ＡｎｅｗｆｌｏｗｓｔｒｅｓｓｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎＡｒｒｈｅｎｉｕｓｅｑｕａｔｉｏｎｔｏｔｒａｃｋｈａｒｄｅｎｉｎｇａｎｄｓｏｆｔｅｎｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆＴｉ６Ａｌ４Ｖａｌｌｏｙ[Ｊ].ＲａｒｅＭｅｔａｌｓꎬ２０１８ꎬ３７(１２):１０３５￣１０４５.[１６]㊀刘国伟ꎬ董芃ꎬ韩亚芬ꎬ等.富氧条件下煤燃烧特性的热重分析实验研究[Ｊ].哈尔滨工业大学学报ꎬ２０１１ꎬ４３(１):１０４￣１０８.ＬＩＵＧＷꎬＤＯＮＧＰꎬＨＡＮＹＦꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏａｌｓｕｎｄｅｒｅｎｒｉｃｈｅｄ￣ｏｘｙｇｅｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｂｙｔｈｅｒｍｏ￣ｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃａｎａｌｙｓｉｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１１ꎬ４３(１):１０４￣１０８.[１７]㊀杨春丽ꎬ刘艳ꎬ李祥春.甲烷/空气混合气体爆炸基元反应特征及能量分析[Ｊ].煤矿安全ꎬ２０１８ꎬ４９(５):１７１￣１７４.ＹＡＮＧＣＬꎬＬＩＵＹꎬＬＩＸＣ.Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙｒｅａｃｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｅｎｅｒｇｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｅｔｈａｎｅａｎｄａｉｒｍｉｘｔｕｒｅｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ[Ｊ].ＳａｆｅｔｙｉｎＣｏａｌＭｉｎｅｓꎬ２０１８ꎬ４９(５):１７１￣１７４.[１８]㊀马红和ꎬ朱旭东ꎬ李春玉ꎬ等.基于Ｈ２Ｓ生成简化动力学模型的富燃料煤粉燃烧数值模拟研究[Ｊ].中国电机工程学报ꎬ２０２１ꎬ４１(９):３２４０￣３２４９.ＭＡＮＧＨＨꎬＺＨＵＸＤꎬＬＩＣＹꎬｅｔａｌ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｆｕｅｌ￣ｒｉｃｈｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｏｆｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌｗｉｔｈｒｅｄｕｃｅｄｋｉｎｅｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆＨ２Ｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｐｒｏｃｅｅ￣ｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥꎬ２０２１ꎬ４１(９):３２４０￣３２４９. [１９]㊀黄建青ꎬ李磊ꎬ蔡伟伟.贫燃熄火实验预测方法综述[Ｊ].实验流体力学ꎬ２０１８ꎬ３２(２):１￣９.ＨＵＡＮＧＪＱꎬＬＩＬꎬＣＡＩＷＷ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｌｅａｎｂｌｏｗｏｎｔ:ａｒｅｖｉｅｗ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｉｎＦｌｕｉｄＭｅｃｈａｎｉｃｓꎬ２０１８ꎬ３２(２):１￣９.[２０]㊀王悦ꎬ白春华ꎬ李斌ꎬ等.密闭空间瞬态液雾粒径及浓度测量实验研究[Ｊ].兵工学报ꎬ２０１５ꎬ３６(９):１６６５￣１６７０.ＷＡＮＧＹꎬＢＡＩＣＨꎬＬＩＢꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｄｒｏｐｌｅｔｓｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅａｎｄｃｏｎｃｅｎｔｒａ￣ｔｉｏｎｉｎｃｏｎｆｉｎｅｄｓｐａｃｅｓ[Ｊ].ＡｃｔａＡｒｍａｍｅｎｔａｒｉｉꎬ２０１５ꎬ３６(９):１６６５￣１６７０.６５ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５３卷第１期。
温压炸药爆炸性能实验与数值模拟
Abstract：Equal quantity HMX base TBX and TNT explosive of 5kg charge mass were initiated in the static free field, the shock wave effect and heat effect data of the two explosives were obtained. Results show that, the overpressure ΔP and impulse I of TBX have significantly promoted compared to TNT, in the largest position, the increments were 53.6% and 35.6%, respectively. Meanwhile, the explosion fireball temperature and dimension of TBX are much higher and greater than that of TNT. The explosive performance of TBX was simulated by using Autodyn2D software, the results are in good agreement with the experimental data.
高速摄像仪
爆心
60℃ R=100
红外测温仪
m
压力传感器
Fig.1
图 1 实验布局示意图
Diagram of layout between experimental device and explosion center
初始温度和压力对乙炔分解爆炸参数影响的实验研究
第50卷第2期2021年4月爆破器材Explosive MaterialsVol. 50 No. 2Apr. 2021doi ；10.3969/j. issn. 1001-8352.2021.02.002初始温度和压力对乙炔分解爆炸参数影响的实验研究**收稿日期:2020-08-16基金项目：江苏省研究生科研与实践创新计划项目（KYCX19_0256）第一作者:高凯（1995 - ），女，硕士研究生，主要从事气体爆炸相关研究。
E-mail : michelle1995jun@ 163. com通信作者:李斌（1984 -），男，博士，副研究员，主要从事多相爆轰相关研究。
E-mail ：libin@ njusL. edu. cn高凯熊新宇凤文桢解立峰韩志伟李斌南京理工大学化工学院（江苏南京,210094）［摘 要］为研究乙炔气体的分解爆炸参数,以电石法制备的乙炔为对象，采用20L 圆柱形爆炸罐，以熔断丝（20 J ）作为点火源，通过实验研究了初始温度、初始压力对乙炔分解爆炸相关参数的影响规律。
结果表明:初始压力为0.095 - 0. 200 MPa 时，乙炔最大分解爆炸压力及最大分解爆炸压力上升速率随初始压力的增大而增大，且初始压力超过0.140 MPa 后,增幅变大;初始温度在40〜80兀范围内，乙炔临界分解爆炸压力、最大分解爆炸压力及最大分解爆炸压力上升速率随初始温度的升高而减小。
［关键词］乙炔;初始温度;初始压力;分解爆炸［分类号］X932Experimental Study on Effect of Initial Temperature and Pressure onDecomposition Explosion Parameters of AcetyleneGAO Kai, XIONG Xinyu, FENG Wenzhen, XIE Lifeng, HAN Zhiwei, LI BinSchool of Chemical Engineering , Nanjing University of Science and Technology ( Jiangsu Nanjing, 210094)[ABSTRACT ] In order to study decomposition explosion parameters of acetylene gas , the acetylene gas produced byindustrial calcium carbide method was taken as the research object, a 20 L cylindrical tank was used as the explosion ves sel ,and the fusing wire (20 J) was used as the ignition source. Effects of initial temperature and initial pressure on the relevant decomposing explosion properties of acetylene gas were studied by experiments. The results show that when theinitial pressure is in the range of 0. 095-0. 200 MPa, the maximum decomposition explosion pressure and the maximum rise rate of decomposition explosion pressure increase with the increase of initial pressure, and when initial pressure exceeds 0. 140 MPa, the rise amplitude of the curve becomes larger. Critical decomposition explosion pressure, the maximumdecomposition explosion pressure, and the rising rate of the maximum decomposition explosion pressure of acetylene decrease with the increase of initial temperature under the initial temperature changing from 40 七 to 80 七.[KEYWORDS ] acetylene ； initial temperature ； initial pressure ； decomposing explosion引言乙烘（C 2H 2）又称电石气,在有机化学工业中有 着重要的作用。
《密闭空间可燃气体爆燃传播特性和阻燃技术的实验研究》范文
《密闭空间可燃气体爆燃传播特性和阻燃技术的实验研究》篇一一、引言近年来，密闭空间内可燃气体爆燃事故频发，严重威胁着人们的生命安全和财产安全。
为了深入研究密燃传播特性以及有效的阻燃技术，本文进行了一系列实验研究。
本文首先介绍了研究的背景和意义，然后阐述了研究的目的和内容，最后总结了研究方法和结果。
二、研究背景与意义随着工业化和城市化的快速发展，密闭空间内可燃气体爆燃事故屡见不鲜。
这些事故往往具有突发性、破坏性强和救援困难等特点，给人们的生命安全和财产安全带来巨大威胁。
因此，研究密闭空间可燃气体爆燃传播特性和阻燃技术，对于预防和控制此类事故、保障人民生命安全具有重要意义。
三、研究目的与内容本研究旨在通过实验手段，深入探讨密闭空间内可燃气体爆燃传播的特性，以及阻燃技术在防止爆燃事故中的应用。
具体研究内容包括：1. 密闭空间可燃气体爆燃传播特性的实验研究。
通过设计不同尺寸、不同材料和不同充气浓度的密闭空间，模拟实际工况下的可燃气体爆燃过程，观察爆燃传播的特性，包括爆燃速度、压力变化等。
2. 阻燃技术在密闭空间可燃气体的应用研究。
通过采用不同的阻燃材料和方法，测试其在密闭空间可燃气体爆燃过程中的阻燃效果，评估阻燃技术的可行性和实用性。
3. 结合实验结果，分析可燃气体爆燃传播特性的影响因素，以及阻燃技术的阻燃机理和影响因素。
四、研究方法与实验结果1. 研究方法：本研究采用实验研究法，通过设计不同工况下的密闭空间可燃气体验证实验，观察和分析爆燃传播特性和阻燃技术的效果。
2. 实验设备与材料：实验设备包括密闭容器、气体供应系统、压力传感器、高速摄像机等；实验材料包括可燃气（如甲烷、氢气等）、阻燃材料（如阻燃涂料、阻火器等）。
3. 实验过程：首先，在密闭容器中充入一定浓度的可燃气；然后，点燃可燃气，观察爆燃传播的过程并记录相关数据；最后，采用不同的阻燃材料和方法进行实验，评估其阻燃效果。
4. 实验结果：通过观察和记录的实验数据，我们发现密闭空间可燃气体的爆燃传播具有明显的特性，如爆燃速度、压力变化等；同时，不同的阻燃材料和方法在阻止爆燃传播方面表现出不同的效果。
TNT和温压炸药浅埋爆炸效应差异性研究
TNT和温压炸药浅埋爆炸效应差异性研究
杨峰;翟红波;苏健军;李尚青;肖洋;刘伟
【期刊名称】《兵器装备工程学报》
【年(卷),期】2024(45)5
【摘要】为研究TNT和温压炸药浅埋爆炸效应的差异性,文章开展了浅埋爆炸试验,系统分析了TNT和温压炸药在爆坑形貌和地表空气冲击波波形等方面的差异。
结果表明:相同工况的浅埋爆炸,温压炸药产生的爆坑直径、深度以及体积都大于TNT,装药埋深为0.1 m和0.3 m时,温压炸药产生的爆坑体积分别是TNT的1.2倍和2.3倍。
通过对测得的冲击波参数进行比较,分析得出:当埋深为0.1 m和0.3 m时,比例距离为1的测点处温压炸药产生的冲击波峰值压力分别是TNT的2.16倍和1.41倍;在研究范围内,比例距离和埋深变化对不同类型装药的冲击波冲量衰减量影响很小,但对衰减率有较大影响,当埋深从0.1 m增加为0.3 m时,2种类型装药的冲量衰减率都增加了近1倍。
【总页数】7页(P160-166)
【作者】杨峰;翟红波;苏健军;李尚青;肖洋;刘伟
【作者单位】西安近代化学研究所;军事科学院防化研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TJ51
【相关文献】
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第 ３
Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｅｘ ｐ ｌ ｏ ｓ ｉ ｖ ｅ ｓ ＆ Ｐｒ ｏ ｐ ｅ ｌ ｌ ａ ｎ ｔ ｓ ５ ９
不 同气 体 环 境 中温 压 炸 药 爆 炸 特 性 的试 验 研 究
Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ Ｂｌ ａ ｓ ｔ Ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ｏ ｆ Ｔｈ ｅ ｒ ｍｏ ｂ ａ ｒ ｉ ｃ － ｅ ｘ ｐｌ ｏ ｓ ｉ ｖ ｅ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ Ｄｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ Ｇａ ｓ Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎｔ
李 芝绒 ， 王胜 强 ， 殷 俊 兰
（ 西安近代化学研究所 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ６ ５ ） 摘 要： 在 空气 和 氮 气 环 境 中 ， 通 过 实 验 获 取 了温 压 炸 药 和 Ｔ ＮＴ 的 冲 击 波 超 压 峰 值 、 罐 体 内准 静 态 压 力 和 热 电 偶
响应温度峰值 ， 研 究 了 不 同气 体 环 境 中温 压 炸药 爆 炸 效应 参 数 的 特 性 。结 果 表 明 ， 温压炸药 在爆轰反应 阶段 ， 氧 气
ＬＩ Ｚ ｈ ｉ ｒ ｏ ｎ ｇ ， Ｗ ＡＮＧ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， ＹＩ Ｎ Ｊ ｕ ｎ － ｌ ａ ｎ
（ Ｘｉ ａ ｎ Ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ 。Ｘｉ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ６ ５，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ） Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ ｗａ ｖ ｅ ｐ ｅ ａ ｋ ｏ ｖ ｅ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｑ ｕ ａ ｓ ｉ — ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｉ ｎ ｂ ｌ ａ ｓ ｔ ｐ ｏ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｐ ｅ ａ ｋ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ —
压效 应不显著的温压炸药 。
关键 词 ： 爆炸力学 ； 温压炸药 ； 空气 环 境 ； 氮气环境 ； 爆炸特性 ； 后燃 烧
中图分类号 ： Ｔ Ｊ ５ ５ ； ０ ３ ８ ２ 文 献 标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ７ ７ ８ １ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ５ ９ — ０ ３
与 超 细 铝 粉 产 生 了氧 化 反 应 ， 空 气 环 境 的 冲击 波 超 压 峰 值 、 冲量 比氮 气 环 境 略 高 ； 在 后燃烧 阶段 ， 氧 气 与 铝 粉 混 合 产生燃烧反应 ， 释放 大量 的 热 量 ， 空气 环境 的 准 静 态 压 力 和 热 响 应 温 度 峰 值 比氮 气 环 境 显 著 增 大 。Ｔ ＮＴ 是 一 种 温