风管内沉积颗粒物再扬起特性研究(2)
第四章 实验研究沉积粉尘再扬起特性 23
4.1 透明风管实验 23
4.2 实验工况 23
4.3 实验过程 23
4.3.1 设备安装搭建 23
4.3.2 测量风机出口风速 23
4.3.3 空吹实验 24
4.3.4 加料进行再扬起实验 24
4.3.5 处理废料 24
4.4 实验结果与分析 24
4.4.1 实验数据 24
4.5 实验分析 27
第五章 总结 29
致谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
随着科学技术的日渐发展以及工业自动化程度的不断提高，人们逐渐认识到粉尘给我们日常生活带来的巨大影响以及危害。近年来，各界都大力加强对粉尘的研究，世界各国都加大了对生产粉尘工业安全以及相关防护的研究。在生产活动中可燃气体发生较严重的化学爆炸事故案例较多，比较容易引起人们的关注，而与我们生活相关的一些工业粉尘，其最小点火能较可燃气大（约为可燃气的100—1000倍），一般不容易发生危险化学爆炸，因此容易滋生人们麻痹大意的心理，从而忽略了粉尘爆炸的危险性、危害性，导致粉尘爆炸事故时有发生。本次研究是利用实验证明以及理论手段对风管内沉积的粉尘因通风，使得通风气体掠过沉积粉尘表面而使得沉积粉尘再扬起特性进行研究，这对于研究探讨与粉尘相关的自然现象以及人类日常生产活动具有重要的现实意义以及理论指导意义，有利于生产活动中对粉尘的控制。
1.1 二次扬尘的研究意义
粉尘悬浮在空气中，达到一定浓度，便能形成爆炸混合物。如果遇到火源，将引起燃烧。燃烧时，其气压和气压上升率越高，其爆炸率越大。粉尘的燃烧率又与粉尘颗粒的大小、易燃性及其燃烧时所释放出的热量以及粉尘在空气中浓度等因素有关。由于气体流动掠过可燃沉积粉尘，在气流作用下，使大量沉积粉尘发生向上卷扬，形成粉尘云。而粉尘云与空气中的氧气混合以及在一定的浓度下遇到火源将会产生粉尘爆炸，粉尘爆炸具有很强的破坏性，会造成巨大的财产损失以及人员伤亡，国内外这方面的报道较多。近年我国已逐渐意识到由于粉尘爆炸带来的重大损失，并积极展开这粉尘方面的研究工作。此次研究风管内的沉积粉尘，从其再扬起特性进行研究，对其扬起特性进行深入的实验调查，掌握其扬起规律，从而为找出抑制其扬尘与抑制粉尘爆炸等相关工作提供帮助。
Zabusky等人曾经对涡系结构和界面失稳情况进行实验研究以及理论模拟，并对这一现象进行了系统的分析以及论述。Ben Dor、Skaatika以及Kuhl还分别研究了气体一惰性粉尘界面的掠射，讨论了粉尘界面的失稳以及粉尘内部的波系，但较为简单，特别是对于任意入射角、粉尘种类等相关问题，仍然未有涉及。对于这方面的实验研究，存在技术上的难题，主要是气流作用后沉积粉尘内部变化的情况无法进行测试。关于气流与沉积颗粒物表面的相互作用则更多集中于粉尘薄膜，这样可以避开沉积颗粒物中出现的旋涡、激波波系和界面失稳等问题，将重点放在激波后粉尘云结构的研究上。
朱传杰等人研究扬尘方式对粉尘爆炸特性的影响，有实验将粉尘用吹粉法和激波卷扬尘方式进行点火引爆，将其爆炸特性进行比较，在吹粉法爆炸试验中吹粉压力采用最合适的0.5MPa，在两组试验中铝粉粒径均为 6～8μm。两种扬尘方式下，铝粉最大爆炸压力随浓度变化趋势接近，都是先增大后减小，在其质量浓度为600g/m3时达到最大值，其中，采用激波卷扬法测得的爆炸压力明显高于采用气体携带法测得的爆炸压力，在铝粉质量浓度为100g/m3时，最大爆炸压力差值最大为 283％分析其原因: 激波能有效的抛散沉积粉尘，且激波马赫数越大，粉尘粒径越小，抛散越充分，并且激波点火是由于激波后高温气流点燃粉尘颗粒，热爆炸发生前，铝粉颗粒的表面温度已经达到临界点火温度’其次，激波点火的另一特点是粉尘颗粒脱体激波的存在，使入射激波中的粉尘更容易被点着。排除试验误差及环境等因素，铝粉低质量浓度时，两种扬尘方式下测得的爆炸压力差值比较大，可能是由于气体携带吹粉法中，当铝粉质量浓度太小时，铝粉粒子间距较大，火焰难以继续传播，很多铝粉未被点燃而没有发生反应，而激波点火则能有效点燃铝粉。扬尘方式对铝粉粉尘爆炸压力的影响，激波能有效地使得沉积粉尘再扬起，激波诱导抛散铝粉爆炸比吹粉法铝粉爆炸的压力更大，因此二次爆炸危害更大。现实的日常生产中要防止二次爆炸事故的发生。
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