风排瓦斯的可燃极限及阻火问题研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文风排瓦斯的可燃极限及阻火问题研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：杜建国工程力学马宏吴副教授沈兆武教授二。一四年五月一日UniversitVofScienceand-r-eChnoIogVofChinaUnIVerSItvOtSCIenCeandIeCnnOlogVOTUnInaAdiSSertatiOnfbrI＼／IaSter’SdegreeStUdyOfFIammabIeLimitSandFIameQuenchingf6rVent¨ationAirMethaneAuthor’sName：JianguoDuspeciality：Enginee血gM

2、echanicsSupeⅣisor：AssociateProfHonghaoMaPro￡ZhaowllShenFinishedtime：May1豇，2014中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：兰迄笪璺签字日期：趔竺墨：兰中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定

3、向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。心丞开口保密(——年)作者签名：名童鱼签字日期：硅!丝．!：丝聊签名蘧签字日期：理丝笸。出摘要风排瓦斯减排近年来逐步受到重视，为保障减排系统安全运行、消除安全隐患，需要对甲烷．氧气．氮气一二氧化碳的混合气体进行可燃极限研究，以及对混合气体被点燃后的阻火进行研究。因此，本文主要针对这两方面展开相关工作，为工业安全及阻火

4、器设计提供参考。对于可燃极限方面，本文首先采用数值计算方法进行可燃极限预测，然后根据预测结果设计实验测量特定配比下的可燃极限。基于化学平衡方法，采用chem瞄n软件求解不同配比下混合物的绝热燃烧温度。选取临界温度1450K作为混合气体是否可燃的判别标准，研究了氮气、二氧化碳掺入对可燃极限的影响，并对甲烷与二氧化碳按特定比例混合的情况进行了可燃极限预测。在7L爆炸容器中，用光电传感器检测距离点火源100nHn处是否有火焰信号，如果3次重复实验均未记录到火焰信号则认为混合物不可燃，否则认为是可燃的。据此对瓦斯突出后与空气混合的情况进行了可燃极限测量，并根据实验情况进行修正，得到了甲烷与二

5、氧化碳按不同比例混合时在空气中的可燃极限。风排瓦斯减排系统中点火发生后，为阻止火焰在管道内传播，需要安装合适的阻火器。常用的波纹板型阻火器，其狭缝为三角形截面。不同截面形状的狭缝之间有对应的换算关系。本文通过对矩形截面狭缝内火焰传播淬熄的实验研究以及不同截面形状狭缝内火焰淬熄的数值模拟，为阻火器的选择及设计提供参考。在矩形截面激波管内，安装分布有不同宽度狭缝的装置，火焰经过加速段后进入狭缝。火焰进入狭缝时的速度通过改变预混气体中甲烷的含量进行调节。本文采用高速摄影记录下火焰在狭缝内的传播和淬熄过程，最终得到不同入口火焰速度下的淬熄长度．狭缝宽度关系，并给出了相应的经验公式。采用F1u

6、ent对火焰在狭缝内的传播和淬熄进行模拟，以1000K代表火焰阵面，作为火焰熄灭的临界温度，定性分析了不同入口火焰速度、不同狭缝宽度、不同截面形状对淬熄长度的影响。本文研究所得的瓦斯突出在空气中的可燃极限范围为工业安全提供了参考依据；得到的火焰在狭缝内的淬熄长度与火焰速度、狭缝宽度的关系，可以指导阻火器选择和设计，具有重要的应用价值。关键词：风排瓦斯可燃极限绝热燃烧温度狭缝淬熄长度阻火器摘要AbstractVentilationairmeth锄emitigadonaregraduallytak∞s耐ouslyinrecentyears．111ordertoenSurese饥Iri哆锄

7、deliminatepotentialdaIlgerinventilationairmetllaIlemitigationsystem，n觚lInablelimitsofCH4／02／N2／C02IIlixturesshouldbetestcd锄dfl锄earrestingaRerunexpectedi印itionneedtobestlldied．Consequently，ollrworkwillmainlyfocusedonmese帆oaspectsto