本書在對ABC干粉和細水霧抑制甲烷爆炸機理進行梳理、探討的基礎上,通過實驗,研究了ABC干粉和細水霧對甲烷爆炸的抑制影響,同時也研究了細水霧對非金屬管材抗靜電性能的影響。
煤礦瓦斯(主要成分是甲烷)爆炸是我國煤礦面臨的重大災害之一,極易造成群死群傷和巨額財產損失。隨著我國低濃度瓦斯抽采量的增加,在長距離管道輸送及利用過程中也存在著安全隱患。瓦斯爆炸事故發(fā)生后,為了減少損害范圍,有必要對甲烷的抑爆進行研究;诖耍緯訟BC干粉和細水霧為抑爆劑,開展了ABC干粉和細水霧抑制甲烷爆炸研究工作。
我們借助自動噴粉抑爆裝置,以ABC干粉為抑爆劑開展了抑爆實驗,分析了抑制甲烷爆炸的影響因素和不同面密度下抑爆劑的抑爆效果,初步探討了爆炸火焰與沖擊波的正反饋作用機制。
水作為抑爆介質具有清潔、高效、低成本的特點,受到越來越多的重視。本書通過理論分析、實驗模擬等方法,研究細水霧的主要參數(shù)對甲烷爆炸極限的影響規(guī)律;分析其對甲烷爆炸的抑制效果;針對目前煤礦大量非金屬管道抗靜電性能下降或缺失的安全問題,研究了細水霧對非金屬管道內外表面電阻率的影響規(guī)律。
本書共分6章。第1章探討了ABC干粉和細水霧抑制甲烷爆炸機理;第2章進行了管道內甲烷爆炸傳播實驗研究;第3章開展了ABC干粉抑制甲烷爆炸實驗研究;第4章開展了細水霧對甲烷爆炸極限的影響實驗研究;第5章進行了細水霧對甲烷爆炸的影響數(shù)值模擬研究;第6章開展了細水霧對非金屬管材抗靜電性能的影響研究。
張延松,教授,博士生導師,1964年7月出生,山東鄒平人。主要研究方向為公共安全、煤礦安全、采礦等。工作30余年,主持和參加了國家攻關,國家重點研發(fā)計劃,國家自然科學基金,973、863項目,國家重點公益性、創(chuàng)新性項目,國際合作項目,省部級項目等60余項,主持和參加橫向項目100余項,主持制定國家和行業(yè)標準30余項,參與制定國家和行業(yè)標準近20項。2007年列入“新世紀百千萬人才工程”國家人選,2009年享受***政府特殊津貼,2016年入選山東省首批高端智庫人才。
前言
第1章 ABC干粉和細水霧抑制甲烷爆炸機理
1.1 甲烷爆炸理論
1.1.1 熱爆炸理論
1.1.2 鏈式反應理論
1.2 粉體抑制甲烷爆炸機理
1.2.1 粉體抑爆劑基本特性
1.2.2 超細粉體抑爆劑效應
1.2.3 粉體抑爆機理
1.3 細水霧抑制甲烷爆炸機理
1.3.1 細水霧的概念和分級
1.3.2 細水霧的產生方式
1.3.3 細水霧抑爆機理
第2章 管道內甲烷爆炸傳播實驗研究
2.1 實驗系統(tǒng)簡介
2.1.1 爆炸管道
2.1.2 測量設備
2.1.3 點火裝置
2.1.4 配氣循環(huán)裝置
2.2 實驗方案
2.2.1 測點布置
2.2.2 實驗工況
2.2.3 實驗方法
2.3 管道內甲烷爆炸壓力波傳播規(guī)律研究
2.3.1 爆炸壓力峰值沿管道傳播規(guī)律分析
2.3.2 壓力峰值呈現(xiàn)時間變化特點
2.4 管道內甲烷爆炸火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律研究
2.4.1 火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x與時間關系
2.4.2 火焰平均傳播速度
2.4.3 火焰瞬時傳播速度
2.5 管道內壓力波與火焰面的空間關系
第3章 ABC干粉抑制甲烷爆炸實驗研究
3.1 實驗系統(tǒng)簡介
3.1.1 實驗系統(tǒng)
3.1.2 工作原理
3.2 實驗方案
3.2.1 實驗方法
3.2.2 實驗工況
3.3 抑制甲烷爆炸影響因素
3.3.1 抑爆劑噴射方式對抑爆效果的影響
3.3.2 抑爆器布置方式對抑爆效果的影響
3.3.3 抑爆劑用量對抑爆效果的影響
3.4 抑爆效果分析
3.5 抑爆機理分析
第4章 細水霧對甲烷爆炸極限的影響實驗研究
4.1 抑爆細水霧與噴嘴
4.1.1 抑爆細水霧
4.1.2 噴嘴類型、參數(shù)及特性
4.2 實驗系統(tǒng)簡介
4.2.1 透明管道
4.2.2 水霧發(fā)生器
4.2.3 供水設施
4.2.4 高速攝影系統(tǒng)
4.2.5 點火系統(tǒng)
4.3 實驗方案
4.3.1 實驗內容
4.3.2 實驗條件
4.3.3 實驗方法及步驟
4.3.4 爆炸實驗的判定
4.4 實驗結果及分析
4.4.1 細水霧粒度對爆炸下限的影響
4.4.2 細水霧流量對爆炸下限的影響
4.4.3 細水霧粒度與流量對爆炸下限影響的對比分析
4.4.4 細水霧粒度對爆炸上限的影響
4.4.5 細水霧流量對爆炸上限的影響
4.4.6 細水霧粒度與流量對爆炸上限影響的對比分析
第5章 細水霧對甲烷爆炸的影響數(shù)值模擬研究
5.1 理論模型
5.1.1 物理模型
5.1.2 湍流模型
5.1.3 離散相模型
5.2 數(shù)值計算方法
5.2.1 有限體積法
5.2.2 SIMPLE算法
5.3 條件設置
5.3.1 網格劃分
5.3.2 初始條件
5.3.3 邊界條件
5.4 甲烷爆炸過程數(shù)值模擬
5.5 細水霧對甲烷爆炸的影響數(shù)值模擬
5.5.1 細水霧抑制甲烷爆炸作用過程
5.5.2 細水霧作用下溫度變化
5.5.3 細水霧粒度對抑爆效果的影響
第6章 細水霧對非金屬管材抗靜電性能的影響研究
6.1 煤礦井下非金屬甲烷輸送管道靜電的產生及危害分析
6.2 水噴霧提高非金屬管材抗靜電性能的原理及非金屬管材的選取
6.2.1 水噴霧提高非金屬管材抗靜電性能的原理
6.2.2 非金屬管材的選取
6.3 細水霧作用下非金屬管材抗靜電性能實驗
6.3.1 實驗內容
6.3.2 實驗方法
6.3.3 實驗步驟
6.3.4 實驗數(shù)據(jù)分析
參考文獻