感应荷电细水雾抑制管道瓦斯爆炸实验研究

摘要

瓦斯爆炸是煤矿安全生产中危害性较大的灾害之一，每年由于瓦斯爆炸造成的伤亡人数在煤矿事故伤亡中占很大比例。为了有效的抑制瓦斯爆炸，降低瓦斯爆炸事故的危害性，本文通过理论与实验相结合的方法，研究了在不同荷电电压、荷电极性、不同雾通量的荷电细水雾作用下，瓦斯爆炸火焰图像特征、压力变化特点以及火焰传播速度等表征瓦斯爆炸强弱的特性。
　　实验过程中在瓦斯爆炸火焰中通入不同特性的细水雾，通过对比爆炸火焰的不同色温，研究了不同细水雾作用下瓦斯爆炸火焰的图像特征，结果表明荷电细水雾能够深入火焰内部降低火焰温度，且其降温效果受荷电电压、极性以及雾通量等因素影响。
　　研究了荷电细水雾在不同荷电电压、荷电极性以及雾通量下，其对瓦斯爆炸压力以及瓦斯爆炸火焰波传播速率的影响。研究表明随着荷电电压以及雾通量的增大，荷电细水雾对瓦斯爆炸压力以及火焰波传播速度的抑制效果逐渐增强，且当荷电电压为8kV雾通量为5L时，荷电细水雾使瓦斯爆炸压力峰值下降64.7％，升压速率下降33.03%，火焰波瞬时传播速率下降34.6%，平均传播速率最大降幅达到了62.12%。
　　为了深入了解荷电细水雾抑制瓦斯爆炸的抑制机理，本文对荷电细水雾的荷电基础理论进行了阐释，并分析了爆炸火焰波的结构组成、荷电细水雾雾滴的荷电特性以及火焰波的电特性。从物理与化学角度对荷电细水雾的抑爆机理进行了探讨，得出荷电细水雾参与了瓦斯爆炸基元反应的进程，同时其荷电特性扰乱和破坏了瓦斯爆炸火焰中的带电粒子反应平衡，进而影响瓦斯链式反应的持续进行。
　　本论文研究对提高荷电细水雾瓦斯抑爆效率、促进荷电细水雾在防治煤矿瓦斯爆炸灾害方面的应用具有重要的理论和现实意义。

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1绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3本文的研究目标及内容

1.4研究技术路线

2 荷电细水雾抑制瓦斯爆炸实验平台设计

2.1细水雾感应荷电系统的设计

2.2瓦斯抑爆试验平台的设计

2.3 实验方法及步骤

2.4本章小结

3荷电细水雾对瓦斯爆炸传播特性的实验研究

3 .1荷电细水雾对瓦斯爆炸火焰特征图像的影响

3.2 荷电细水雾对瓦斯爆炸超压的影响

3.3荷电细水雾对瓦斯爆炸火焰传播速度的影响

3.4 本章小结

4瓦斯爆炸的反应机理以及火焰的电特性

4.1链式反应机理

4.2瓦斯爆炸的链式反应特征

4.3瓦斯爆炸火焰波的结构以及电特性

4.4荷电细水雾的电特性

4.5本章小结

5荷电细水雾抑制瓦斯爆炸机理研究

5.1荷电细水雾的基础理论分析

5.2荷电细水雾与瓦斯爆炸火焰的化学作用

5.3荷电细水雾与瓦斯爆炸火焰的物理作用

5.4本章小结

6结论、创新点及下一步工作展望

6.1 本文小结

6.2 创新点

6.3 存在问题和下一步工作展望

参考文献

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