超細(xì)粉體作用下甲烷擴(kuò)散火焰燃燒及輻射光譜特性研究.pdf

1、超細(xì)粉體擁有適用范圍較廣，儲(chǔ)存、運(yùn)輸方便，化學(xué)抑制效果明顯等特點(diǎn)，是抑制瓦斯爆炸火焰的良好的抑制介質(zhì)。國(guó)內(nèi)外針對(duì)該類介質(zhì)對(duì)瓦斯燃燒和爆炸火焰的抑制作用展開了大量的研究工作，其方法主要是通過(guò)觀測(cè)和分析粉體作用前后的表觀現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的變化來(lái)表征和判斷抑制效果，而較少涉及抑制機(jī)理的研究，并且在機(jī)理研究的方法上缺乏有效的手段。
　　本文在前人的研究基礎(chǔ)上，整合了相近研究中所涉及的實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)制造了一種可用于超細(xì)粉體抑爆劑與甲烷擴(kuò)散

2、火焰相互作用機(jī)理研究的燃燒實(shí)驗(yàn)裝置。運(yùn)用攝像裝置和光柵光譜儀對(duì)不同工況下粉體作用前后的火焰燃燒狀態(tài)及輻射光譜進(jìn)行了觀測(cè)和記錄，通過(guò)研究二者的變化規(guī)律來(lái)探究超細(xì)粉體對(duì)火焰的抑制機(jī)理。本文研究工作的結(jié)果表明：
　　在甲烷的擴(kuò)散燃燒中，氧化劑流量的變化對(duì)火焰的燃燒狀態(tài)幾乎沒有影響，也幾乎不改變火焰輻射光譜中來(lái)自甲烷燃燒的特征輻射強(qiáng)度。氧化劑中氧氣含量的改變會(huì)影響火焰的顏色、形狀以及碳顆粒、OH*和CH*自由基的輻射光譜強(qiáng)度均會(huì)發(fā)生不同的

3、變化。OH*自由基還會(huì)在高氧氣濃度下產(chǎn)生新的特征輻射，是保障甲烷的鏈反應(yīng)進(jìn)行的最關(guān)鍵自由基組分。
　　在四種不同類型的超細(xì)粉體的作用下，甲烷火焰的燃燒狀態(tài)有不同程度的變化，其中較高氧氣含量下的火焰更難被粉體抑制。隨著當(dāng)量濃度的增加，氣相二氧化硅對(duì)火焰中碳顆粒和兩種自由基的輻射強(qiáng)度均呈現(xiàn)先減弱后增強(qiáng)的抑制趨勢(shì)，總體抑制效果不明顯；市售超細(xì) ABC干粉當(dāng)量濃度的增加使火焰燃燒受抑制，碳顆粒和兩種自由基的輻射強(qiáng)度最終均受到較大抑制，抑制

4、效果為四種粉體中最佳；碳酸氫鈉和碳酸氫鉀的作用對(duì)火焰燃燒狀態(tài)及輻射光譜的影響規(guī)律相似，但碳酸氫鈉對(duì)火焰的總體抑制效果更為明顯。
　　結(jié)合粉體樣品的熱重分析結(jié)果可得知四種粉體對(duì)火焰的微觀抑制機(jī)理。其中二氧化硅僅有物理抑制作用，其抑制機(jī)理主要是吸熱降溫和稀釋氧氣；超細(xì) ABC干粉的分解產(chǎn)物H2O和P2O5分別起到了吸熱降溫和隔離氧氣的物理作用，而主要的化學(xué)抑制機(jī)理是游離態(tài)氨對(duì)OH*自由基的捕捉和消耗；碳酸氫鈉和碳酸氫鉀分解產(chǎn)生水和大量