对二甲苯(PX)—可燃气—空气多相体系燃爆特性的实验研究

摘要

云雾多相爆轰是爆轰学重要组成部分，主要研究混合物的点火与起爆、爆轰形成与传播、爆轰衰减以及爆轰波结构等方面，是气相爆轰学的延深与拓展。本文利用立式爆轰管及其配套测试系统，研究对二甲苯(PX)-可燃气-空气多相体系的燃爆特性。主要工作与结论如下:
　　(1)测定了PX-C2H4-Air、PX-H2-Air、PX-C3H8-Air三种多相体系直接爆轰的最低可燃气浓度。实验结果表明，三种多相体系直接爆轰的最低可燃气浓度均随着对二甲苯当量比的增长近似呈“U”形曲线，最低可燃气浓度的最小值出现在当量比1附近;根据固定起爆能量的大小，不同的多相体系直接爆轰的最低可燃气浓度的大小次序为C2H4＜H2＜C3H8。
　　(2)测定了PX-C2H4-Air、PX-H2-Air、PX-C3H8-Air三种多相体系爆轰参数及PX-CO-Air多相体系燃爆参数。结果表明，三种体系下直接爆轰的超压均随对二甲苯当量比先增后减，同时爆速也存在随着对二甲苯当量比先增后减的趋势，说明多相体系直接爆轰最佳当量比，且最佳当量比在1左右。同时将实验爆速与CJ理论爆速对比，结果表明随着对二甲苯当量比的增加，多相体系的实验爆速趋于CJ理论爆速的值，由不稳定爆轰趋于稳定爆轰;同时在激波管设计最大起爆能下，PX-CO-Air多相体系都未能达到直接爆轰状态，表明PX-CO-Air多相体系相比于其他三种体系爆轰最不敏感。
　　(3)利用烟迹技术，测定了PX-可燃气-空气多相体系爆轰胞格尺寸。实验结果表明，气相爆轰胞格尺寸明显小于气-液两相体系爆轰胞格尺寸，说明气相爆轰与气-液两相体系爆轰波传播机制上存在很大的差异，气相爆轰比气-液两相爆轰要敏感的多。
　　实验还研究了C2H4-Air气相体系和PX-C2H4-Air多相体系爆轰胞格尺寸与浓度的关系。结果表明，两者体系爆轰胞格长度和宽度均基本呈现“U”形，爆轰胞格最小尺寸出现在化学计量比1附近。从PX-C2H4-Air多相体系爆轰胞格图像看，其胞格尺寸大小不一，分布无规则，表明PX-C2H4-Air多相体系爆轰不稳定。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 气相爆轰研究

1．2．2 气-液两相体系云雾爆轰研究

1．3 本文研究内容

2 实验系统

2．1 引言

2．2 实验装置及测试系统

2．2．1 立式爆轰管系统

2．2．2 气体预混系统

2．2．3 点火及同步控制系统

2．2．4 压力测试及采集系统

2．3 实验系统标定

2．3．1 气密性

2．3．2 雾化效果

2．3．3 点火延时确定

2．3．4 气体预混时间

2．4 本章小结

3 PX-可燃气-空气多相体系直接爆轰的最低可燃气浓度测定

3．1 引言

3．2 实验条件

3．3 起爆能量

3．4 最低可燃气浓度的测定

3．5 实验步骤

3．6 实验结果分析与讨论

3．6．1 PX-可燃气-空气多相体系直接爆轰的最低可燃气浓度

3．6．2 结果分析与讨论

3．7 本章小结

4 PX-可燃气-空气多相体系爆轰参数的测定

4．1 引言

4．2 实验内容

4．3 PX-可燃气-空气多相体系爆轰过程超压和爆速的对比

4．3．1 PX-C2H4-Air多相体系爆轰过程超压和爆速的对比

4．3．2 PX-H2-Air多相体系爆轰过程超压和爆速的对比

4．3．3 PX-C3H8-Air多相体系爆轰过程超压和爆速的对比

4．3．4 PX-CO-Air多相体系爆燃特性参数

4．3．5 PX-Air两相体系不同起爆能下的爆燃特性参数

4．4 C2H4-Air气相爆轰与PX-C2H4-Air多相体系爆轰特性对比

4．5 本章小结

5 PX-可燃气-空气多相体系爆轰胞格尺寸的研究

5．1 引言

5．2 实验内容

5．3 实验方法

5．4 实验结果及分析

5．4．1 C2H4-Air气相爆轰胞格尺寸与PX-C2H4-Air多相体系爆轰胞格尺寸

5．4．2 PX-可燃气-空气云雾爆轰胞格尺寸

5．4．3 爆轰胞格尺寸分析

5．4．4 爆轰参数与胞格尺寸的对比分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 工作展望

致谢

参考文献

附录