强火源条件下瓦斯点火化学热力学特征

发布时间：2020-03-15 05:27

【摘要】：从基元反应、化学热力学2个方面分析了强火源条件下瓦斯点火的压力峰值、火焰传播速度的变化特征。结果表明,强火源加速了基元反应进程,使自由基产生速度加快,导致瓦斯气体迅速进入自热阶段,同时提高了爆炸压力峰值和压力上升速度,加剧了爆炸强度。
【图文】：

由式(1)～式(8)可以看出，可燃混合气体反应放热速率qG随温度变化呈指数增长，火源温度越高，其单位放热量越多，越有利于反应的正向进行。混合气体通过容器壁面向周围介质的放热量qL，可由牛顿冷却定律表示:qL=αS(T－T0)(9)式中:α为对流换热系数;S为传热面积。由式(8)和式(9)得qG和qL与温度的关系，如图1，图中曲线1、2、3为在不同环境温度T0下对应的3条散热速率曲线，曲线4为放热速率曲线。曲线1、2、3对应的环境温度分别为T1、T2、T3，且T1＜T2＜T3。当T0＜T2，即T0=T1时，放热曲线与散热曲线有2个交点A和B，其中A为稳定点，B为非稳定点。当T0＞T2，即T0=T3时，放热曲线始终在散热曲线上方，最终必将导致爆炸。T0对应散热曲线2与放热曲线相切于C点，，该点对应临界状态，是系统爆炸与不爆炸的分水岭。C点对应温度为临界温度。图1放热曲线和散热曲线与温度关系图当单位时间内瓦斯气体反应放出的热量qG大于损失给周围环境的热量qL时，反应体系中就会产生热积累，而这种热失衡现象的结果是使反应速度加快，释放更多的热量，热量积累和热量损失的失衡更加恶化，温度进一步提高，如此循环，系统实现自我加热。如果自热过程未被控制，一旦系统温度升高到满足点火条件时，系统就会出现起燃或起爆，从而导致燃烧或爆炸的发生。故稳态热点火的临界条件是单位时间的放热量等于单位时间的散热量:QK0exp(－EaＲT)=αS(T－T0)(10)达到热平衡只是爆炸的一个条件，要达到爆炸尚须满足另1个条件，即反应放出的热量随温度的变化率超过散热量随温度的变化率，只有这样才能引起混合气体的自动加速反应。所以，发生爆炸的

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 李润之;司荣军;;点火能量对瓦斯爆炸压力影响的实验研究[J];矿业安全与环保;2010年02期

2 仇锐来;张延松;司荣军;王磊;;点火能量对瓦斯爆炸传播影响的实验研究[J];矿业安全与环保;2011年01期

3 仇锐来;;点火能量对瓦斯爆炸传播的数值模拟研究[J];煤矿安全;2011年01期

4 吴红波,张立,郭子如;点火能对瓦斯火焰传播影响的实验研究[J];煤矿爆破;2004年01期

【共引文献】

相关期刊论文 前9条

1 仇锐来;张延松;司荣军;王磊;;点火能量对瓦斯爆炸传播影响的实验研究[J];矿业安全与环保;2011年01期

2 郑会志;武占成;王书平;刘伟莲;;纯氧环境下纯棉织物的静电放电引燃性[J];高电压技术;2009年05期

3 孙豫敏;林柏泉;朱传杰;刘谦;洪溢都;;受限空间内爆炸波的波形演化特征分析[J];矿业安全与环保;2013年05期

4 司荣军;;温度压力耦合对甲烷爆炸极限影响的试验研究[J];安全与环境学报;2014年04期

5 黄文祥;许满贵;成连平;王张辉;;瓦斯爆炸变点火能试验系统研究[J];矿业工程研究;2009年02期

6 仇锐来;张延松;张兰;杨帆;;点火能量对瓦斯爆炸传播压力的影响实验研究[J];煤矿安全;2011年07期

7 黄文祥;李树刚;李孝斌;秦江涛;;不同点火能量作用下管道内瓦斯爆炸火焰传播特征[J];煤矿安全;2011年08期

8 杨书召;景国勋;;受限空间瓦斯爆炸火焰与毒气传播研究[J];河南理工大学学报(自然科学版);2014年03期

9 耿瑞雄;;巷道截面变窄瓦斯爆炸传播特性的数值模拟[J];山西化工;2014年01期

相关博士学位论文 前7条

1 何学超;丙烷空气预混火焰在90°弯曲管道内传播特性的实验和模拟研究[D];中国科学技术大学;2010年

2 何利文;煤矿回采工作面瓦斯涌出非线性特性分析及预测仿真理论研究[D];中南大学;2010年

3 任少峰;可燃性气体泄爆动力学机理研究[D];武汉理工大学;2012年

4 肖华华;管道中氢—空气预混火焰传播动力学实验与数值模拟研究[D];中国科学技术大学;2013年

5 魏春荣;多孔材料对瓦斯爆炸抑制作用研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

6 孙建华;基于多孔介质的煤矿瓦斯阻隔爆技术研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

7 李润求;煤矿瓦斯爆炸灾害风险模式识别与预警研究[D];中南大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 高玉刚;管道中可燃气体燃爆特性研究[D];安徽理工大学;2011年

2 宋广朋;瓦斯煤尘共存的爆炸特性与传播研究[D];山东科技大学;2011年

3 林滢;瓦斯爆炸水系抑制剂的实验研究[D];西安科技大学;2006年

4 童宇;井下巷道内瓦斯爆炸阻爆技术研究[D];中北大学;2009年

5 李润求;煤矿瓦斯爆炸事故演化特性与危险性评价研究[D];湖南科技大学;2009年

6 黄文祥;变点火能作用下瓦斯爆炸火焰传播特征实验研究[D];西安科技大学;2010年

7 赵益;多孔材料抑制瓦斯爆炸的实验研究[D];黑龙江科技学院;2012年

8 付明明;顶板垮落对回风巷侧采空区三带内瓦斯运移和爆炸影响的试验研究[D];河北工程大学;2012年

9 王天政;超细粉体抑制管道瓦斯爆炸实验研究[D];河南理工大学;2012年

10 李雪交;不同管道瓦斯火焰传播特性研究[D];安徽理工大学;2013年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 周凯元,李宗芬;丙烷-空气爆燃波的火焰面在直管道中的加速运动[J];爆炸与冲击;2000年02期

2 张引合;张延松;任建喜;;煤尘对低浓度瓦斯爆炸的影响研究[J];矿业安全与环保;2006年06期

3 傅志远,谭迎新;多元可燃性混合气体临界氧浓度的测定[J];工业安全与环保;2004年12期

4 王博;陈思维;;密闭受限空间可燃气体爆炸特性数值模拟研究[J];工业安全与环保;2008年02期

5 黄超,杨绪杰,陆路德,汪信;烷烃高温下爆炸极限的测定[J];化工进展;2002年07期

6 张会强,陈兴隆,周力行,陈昌麟;湍流燃烧数值模拟研究的综述[J];力学进展;1999年04期

7 王海燕;周心权;曲志明;;瓦斯爆炸燃烧波与冲击波相互关系及影响研究[J];煤矿安全;2008年04期

8 吴红波,张立,郭子如;点火能对瓦斯火焰传播影响的实验研究[J];煤矿爆破;2004年01期

9 徐景德,周心权,吴兵;瓦斯浓度和火源对瓦斯爆炸传播影响的实验分析[J];煤炭科学技术;2001年11期

10 徐景德,徐胜利,杨庚宇;矿井瓦斯爆炸传播的试验研究[J];煤炭科学技术;2004年07期

相关博士学位论文 前1条

1 司荣军;矿井瓦斯煤尘爆炸传播规律研究[D];山东科技大学;2007年

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王元星;侯文华;;化学热力学的建立与发展概略[J];大学化学;2011年04期

2 ;梅特勒-托利多参加2012第十六届全国化学热力学和热分析学术会议[J];理化检验(化学分册);2012年12期

3 傅培鑫;杨锡龄;魏萼清;;化学热力学在陶瓷中的应用[J];陶瓷;1982年05期

4 傅培鑫;杨锡龄;魏萼清;;化学热力学在陶瓷中的应用(续)[J];陶瓷;1982年06期

5 潘道皑;;把宏观的和微观的方法紧密结合起来建立化学热力学的新的教学体系[J];化学通报;1980年04期

6 李慎安;;化工专业常用量和单位(之八) 化学热力学的量和单位[J];化工标准化与质量监督;1991年08期

7 徐基贵;;化学热力学之链式教学[J];安徽教育学院学报(自然科学版);1997年01期

8 梁燕;化学热力学在环境保护中的应用[J];广西师范学院学报(自然科学版);2002年S1期

9 涂麟俊,赵儒铭;论人文素质与化学热力学——陶冶审美情操,提高对科学美的鉴赏能力[J];武汉科技学院学报;2002年01期

10 涂麟俊,赵儒铭;论人文素质与化学热力学——借助诗歌想象,培养发散思维能力[J];孝感学院学报;2002年03期

相关会议论文 前7条

1 闫海科;;21世纪的化学热力学[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（上册）[C];1999年

2 张建玲;尉志武;韩布兴;;化学热力学与热分析学科发展研究[A];化学学科发展报告（2010-2011）[C];2011年

3 韩布兴;;绿色化学中的化学热力学[A];中国化学会第十三届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要集[C];2006年

4 张建玲;尉志武;韩布兴;;化学热力学与热分析的进展[A];化学学科发展研究报告（2008－2009）[C];2008年

5 韩布兴;;绿色化学中的化学热力学[A];中国化学会第十五届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要[C];2010年

6 ;序言[A];中国化学会第十三届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要集[C];2006年

7 张武寿;张中良;;电池也应该从化学热力学角度开展研究[A];中国化学会第十三届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要集[C];2006年

相关重要报纸文章 前1条

1 周朝宪;不“记仇”的老师[N];地质勘查导报;2010年

本文编号：2587127