鋯粉云火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘膶嶒炑芯?pdf

1、建立了一套適合于研究粉塵云火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘膶嶒炏到y(tǒng)，利用該實驗系統(tǒng)，結(jié)合粒子圖像測速(PIV)技術(shù)、高速顯微和高速紋影技術(shù)等，研究了鋯粉云中傳播火焰的特性、火焰的微觀結(jié)構(gòu)及其傳播機(jī)理，以及粒徑、濃度等因素對火焰?zhèn)鞑サ挠绊懸?guī)律。
　　 利用PIV技術(shù)測量了噴粉結(jié)束后管道中揚(yáng)塵湍流強(qiáng)度隨時間的變化過程，得到湍流強(qiáng)度隨時間的衰減規(guī)律。應(yīng)用管法測量了粉塵云的湍流燃燒速度，同時使用微細(xì)熱電偶測量了火焰?zhèn)鞑ミ^程中溫度變化特征，得到了初始湍流強(qiáng)

2、度、粉塵云濃度和粉塵粒徑對湍流燃燒速度和火焰溫度的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，火焰湍流燃燒速度和火焰溫度之間成線性關(guān)系，鋯粉云火焰?zhèn)鞑ミ^程中，燃燒區(qū)主要是通過熱傳導(dǎo)的方式向預(yù)熱區(qū)傳遞熱量，而熱輻射在熱量傳遞過程中占次要地位。
　　 分別實驗研究了點(diǎn)火端開口和封閉時火焰的傳播特性，得到了不同粒徑和粉塵云濃度下的火焰形態(tài)、火焰溫度和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊缺碚骰鹧鎮(zhèn)鞑ヌ匦缘膮?shù)，分析了粉塵粒徑和濃度對鋯粉云中傳播火焰的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，火焰

3、溫度和傳播速度均先隨粉塵云濃度的增加而增加，在某個濃度時達(dá)到最大值，而后均隨粉塵云濃度的增加緩慢減小；對于不同平均粒徑的鋯粉，其最大火焰?zhèn)鞑ニ俣群妥罡呋鹧鏈囟人鶎?yīng)的粉塵云濃度卻不同；獲得了四種平均粒徑下鋯粉云的最低爆炸濃度，得到了隨鋯粉平均粒徑的增加其最低爆炸濃度升高的規(guī)律，并在理論上進(jìn)行了論證。
　　 利用高速紋影、高速顯微攝像技術(shù)，研究了鋯粉云火焰?zhèn)鞑サ木?xì)結(jié)構(gòu)，以及火焰陣面前粒子的運(yùn)動速度，構(gòu)建了火焰的結(jié)構(gòu)模型，分析了火

4、焰的傳播機(jī)理。研究結(jié)果表明，根據(jù)鋯粉粒徑和濃度的不同，火焰前面的預(yù)熱區(qū)厚度也不同，最大厚度可達(dá)2cm左右，預(yù)熱區(qū)后為燃燒區(qū)，其厚度為數(shù)毫米量級，在燃燒區(qū)最前沿約1mm范圍內(nèi)主要是小的鋯粒子在燃燒，其后的1-4mm范圍內(nèi)為大的鋯粒子在燃燒；鋯粒子和氧氣在粒子的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氣-固表面燃燒體系。根據(jù)實驗結(jié)果和理論分析推測鋯粒子的燃燒過程為：鋯粒子在預(yù)熱區(qū)內(nèi)不斷升溫，當(dāng)其溫度達(dá)到某一值時，由于熱應(yīng)力的作用導(dǎo)致鋯粒子表面的金屬氧化膜破裂