蔗糖粉尘爆炸试验及分布数值模拟研究

发布时间：2020-07-04 21:46

【摘要】：粉尘爆炸事故是安全生产领域研究的重点问题之一,通过对大量粉尘爆炸事故案例的分析可知由粮食粉尘引发的粉尘爆炸事故数量占最大比例。蔗糖是一种在工业生产和生活中都非常常见的物质,其中广西的蔗糖产量占全国蔗糖产量的比例最大。研究糖粉爆炸的特性对促进广西制糖企业安全生产具有十分重要的意义。本文的主要研究内容是:首先通过扫描电子显微镜观察在制糖企业生产现场收集的蔗糖粉尘表面形态特征,计算糖粉质量分散度;然后利用20L球形爆炸容器对200～300目蔗糖粉尘进行爆炸下限试验;最后利用ANSYS FLUENT软件对蔗糖粉尘在20L球形爆炸容器内的速度分布情况进行数值模拟。整个过程的研究结果如下:(1)蔗糖颗粒为不规则晶体结构,但结构外形突变不大。糖粉颗粒的表面具有一定的吸附作用,能吸附颗粒更小的蔗糖颗粒,但大颗粒糖粉相互之间基本独立,这使得糖粉更易于扩散。蔗糖生产企业生产现场积聚的糖粉中占比最大的是大于200目的糖粉,同时也存在极少数400～500目糖粉,这部分小粒径的糖粉对点火能量更为敏感。(2)试验研究喷粉压力和点火延迟时间对蔗糖粉尘爆炸下限的影响,可以得到从整体上看糖粉的爆炸下限值随着点火延迟时间的增加而增加,随着喷粉压力的增加而减小。点火延迟时间为60ms时糖粉爆炸下限随喷粉压力的增加而减小的趋势最为显著。(3)试验还发现在喷粉压力、点火延迟时间共同作用下糖粉爆炸下限会产生变化,不能单独定义糖粉的爆炸下限,应明确试验条件。试验得到的糖粉爆炸下限为85～90g/m3,此时喷粉压力为2MPa,点火延迟时间为30ms,试验中出现的最大爆炸压力为0.320MPa。试验研究糖粉颗粒粒径对爆炸下限的影响关系,可以得到在试验条件下糖粉的爆炸下限随着糖粉粒径的减小而减小。(4)糖粉爆炸过程可以总结为五个阶段,基于气溶胶力学原理可以使用方程组对其进行运动学描述。由于糖粉颗粒-空气构成的气溶胶体系的燃烧、爆炸过程是一个气固两相相互影响的复杂过程,基于守恒定律采用ANSYS FLUENT软件对蔗糖粉尘在20L球形爆炸容器从喷嘴喷出后的速度分布情况进行模拟所得的结果,基本上能与实际试验得到的结果相符。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS248
【图文】：

Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｓｕｃｒｏｓｅ邋ｍｏｌｅｃｕｌａｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋叫】逡逑ｒｇｅ等＿对糖粉进行了理化分析，分析得到糖粉主要成分及质量邋（６．４％）、０邋（５１．５％）。对糖粉进行持续加热，当温度达到１７６，并在２２５°Ｃ时完全融化成为液体；同时从这个温度值开始，现气泡，气泡随着温度的逐步上升而发生合并、消亡等动态过定程度时，糖液中可挥发的部分全部析出，挥发分的主要成分、甲酸、糖醇，５－ＨＭＦ以及乙二酸等，最后剩下的是无水糖成分主要是左旋葡萄糖和聚纤维二糖以及其他成分，它们都具成到气泡中。在气泡的产生、合并、消亡等动态过程中，气泡而增加，热力学能的增加以及气泡中的挥发分产生的蒸气压作并等动态过程。逡逑

学工程硕士学位论文廉糖粉尘爆炸试验及分布数值模扫描电镜观察结果逡逑喷涂导电膜处理后的样品台放置在扫描电镜样品槽中，通过拨动操作杆对样放大倍数、聚焦进行调整，得到清晰的糖粉颗粒图像后进行观察。采用不同放蔗糖颗粒的整体形态和表面微观特征，电镜扫描图如图２－２、图２－３所示。逡逑

【参考文献】

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1 多英全;刘W氶

本文编号：2741636