PDF《锆金属粉尘云的爆炸特性》

2 0

1 5 -

1 0 -

0 8;

修回日期:

2 0

1 5 -

1 1 -

2 5 基金项目:国家重点研发计划项目(

2 0

1 6 Y F C

0 8

0 0

1 0

2 ) ;

国家自然科学基金项目(

5 1

5 0

4 1

9 0,

5 1

1 3

4 0

1 9 ) ;

中国博士后科学基金项目(

2 0

1 3M

5 3

0 4

3 0 ) ;

陕西省教育厅专项科研计划项目(

2 0

1 3 J K

0 9

4 7 ) ;

陕西省国际科技合作与交流计划项目(

2 0

1 6 KW -

0 7

0 ) ;

西安科技大学博士后启动金项目(

2 0

1 6 Q D J

0 1

3 ) 第一作者:邓军(

1 9

7 0― ) , 男, 博士, 教授, 博士生导师;

通信作者:王秋红, w a n g q i u h o n g

1 0

2 5@1

2 6. c o m. 图1 粉尘爆炸实验系统示意图 F i g . 1S c h e m a t i cd i a g r a mo f e x p e r i m e n t a l s y s t e mf o rd u s t e x p l o s i o n 点火头作为点火源, 采用中心点火方 式.控制 系统控制电磁阀的开启时间、 喷粉时间以及点火延迟时间.数 据采集系统包括压力传感器、 采集卡 和计算机等.压力传感器安装在爆炸 罐内壁, 位于点火电极上方, 与点火电 极的垂直距离为6c m, 与爆炸罐底部 的垂直距离为2 2c m.当爆炸罐内压 力发生变化时, 由安装在爆炸罐壁上 的压力传感器接收爆炸压力信号, 通 过采集卡将数据传输给计算机, 经过 计算程序, 显示出最大爆炸压力. 最初装粉尘的位置在储粉罐, 实 验中发现压缩空气在携带储粉罐中的 锆粉颗粒向爆炸罐底部出口运动时, 由于锆粉燃点较低, 锆粉在喷入爆炸罐前的管道内就发生了燃烧, 导致实验无法进行.为此, 针对低燃点粉尘云爆炸测试, 设计加工了托粉皿, 将承载锆粉的托粉皿安装 在粉体扩散器上方, 压缩空气经过托粉皿时直接携带锆粉, 从而在罐内形成锆粉尘云.经实验证实, 在 原有实验装置喷粉结构上加装托粉皿, 能够保证粉体均匀地分散在罐内的整个空间, 托粉皿对爆炸测试 不产生影响.托粉皿由中空圆台、 筛网、 环形垫片和螺丝组成.安装方式是用均匀布置的螺丝穿过环状 垫片将筛网紧固在圆台内侧, 粉尘铺放于筛网中间位置, 见图2. 图2 托粉皿 F i g .

2 P r o pd u s tp a n 1.

2 实验过程及参数设置 实验过程: (

1 ) 检查爆炸罐气密性;

(

2 ) 检查各仪器处于正常工作状态;

(

3 ) 称量一定质量的锆粉, 将 锆粉平铺在托粉皿上;

(

4 ) 将化学点火头缠绕在点火电极两端, 并使点火头处于点火电极中心部位, 盖好 爆炸罐顶盖, 并上紧螺丝;

(

5 ) 对爆炸罐抽真空;

( 6) 在控制软件中点击联动测试, 会完成开启电磁阀 - 点火-压力曲线记录动作.该过程中的电磁阀开启会将储气罐中的1 MP a压缩空气喷入爆炸管内, 使托 粉皿上的锆粉分散于爆炸罐内, 且使罐内的压力恰好达到常压. 控制软件参数设置: 采样频率为50

0 0H z , 采样时间为10

0 0m s , 电磁阀开启时间为1 0m s . 1.

3 实验材料 1. 3.

1 锆粉颗粒的形貌分析 实验前, 将锆粉置于3 0℃的恒温真空干燥箱中干燥1 2h, 可确保实验过程中样品的使用条件一致. 干燥后的锆粉是灰色的, 呈粉末状, 如图3所示.先将锆粉分散, 然后用 X L

3 0E S EM - TMP环境扫描电 镜观察分析, 如图4所示, 锆粉颗粒为鳞片状结构, 颗粒间存在大量空隙.

7 9

4 第3期邓军, 等:锆金属粉尘云的爆炸特性 图3 锆粉实物图 F i g .