气-液-固三相爆轰特性研究(3)

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一般人对火炸药的危险性容易理解，但对气体和粉尘爆炸的危险性和爆炸后果却了解不多。其实就爆炸的危险性和爆炸后果的严重程度而言，气体和粉尘爆炸都要超过凝聚相含能材料。在工业上，气体和粉尘引起的爆炸事故的频度远远超过凝聚相含能材料引起的事故频度[5]。2011年1月17日，吉林省吉林市主干路解放大路东侧居民区发生大面积天然气泄漏，引发爆炸。爆炸波及解放东路两侧多栋居民楼和吉林石化矿区服务部在内的多处建筑。在爆炸现场看到，解放东路两侧500多米长路段内，有多处住宅楼、商铺被爆炸波及，其中位于松花江边的吉林石化矿区服务部整栋建筑的玻璃几乎都被炸碎，路边的广告牌大多被炸倒，街上凌乱不堪。2013年5月8日墨西哥州靠近联邦区的埃卡特佩克市一辆装载天然气罐的运输车辆在行驶中因超速失控而撞上路中隔离物爆炸，导致前后车辆发生连环爆炸和火灾造成了重大人员财产损失。事故目前已造成至少23人死亡、36人严重烧伤、23幢建筑物和16辆汽车被毁。2012年2月12日上午8时许，浙江金华市环城西路807号的一家面粉厂发生爆炸，造成1人死亡3人受伤。事故发生后，金华公安、消防、医疗、安监等部门立即赶赴现场救援并展开调查。据浙江在线报道，经初步检查，是面粉厂的锅炉发生爆炸。

从上述爆炸事故中可以看出，气体和粉尘爆炸事故不仅造成人员伤亡，其也会带来经济的损失，事故发生的频率较高，而且社会影响恶劣。近些年随着生产规模的扩大和新技术的应用，以及粉体工业的发展，特别是超细粉体制备技术和纳米材料合成技术的迅速发展，粉尘爆炸事故的发生频率呈上升趋势，造成的损失更是触目惊心。因此研究气体和粉尘爆炸机理和防治技术已经成为当前工业灾害领域的一个研究热点。从防爆减灾角度来看，探究和总结不同爆炸特点和规律，分析爆炸的引发、形成、扩展等环节，然后有针对性地设计制定各种科学而有效的抑爆防爆措施，为安全生产提供保障。文献综述

基于上述背景和研究意义，本文利用南京理工大学大型立式爆轰管实验系统，对由液体燃料和炸药粉尘黑索金组成的气-液-固三相混合物爆轰状态下的爆炸参数，包括临界起爆能、爆轰压力、爆轰速度进行测定，并对相关实验现象和数据进行理论分析，得到一些有价值的结论，以期为工业生产过程中燃烧爆炸灾害的预防提供理论和实验参考。

1.2国内外研究现状

2实验系统

2. 1 爆轰管

爆轰管可以应用于云雾爆轰、粉尘爆炸以及燃烧转爆轰（DDT）过程研究。首先，作为一类特殊的压力容器，它可以承受燃烧爆炸反应过程的高温高压条件，管体承受的是瞬时动压。另外，爆轰管往往与其他先进的测量仪器配合使用，可以观察实验过程中的各种现象，例如可以借助瞬态阴影、纹影技术及高速摄影技术，研究激波与液滴、固体颗粒的相互作用，以及爆轰流场的波系结构、爆轰波火焰传播和发展过程。目前有关爆轰管的设计还没有标准可循，各国研究人员根据自己的实验需要，设计具有特定规格和功能的爆轰管。

实验所用大型立式爆轰管是由南京理工大学安全工程系自主设计研发，管体总长5.4m，外径240mm，内径200mm，材质为20Cr。沿管轴方向间隔350mm在管体两侧对称的分布有多个喷雾孔，并通过接管与高压气室连接；在管轴与接管垂直面上开设有多个测量孔，孔间距为500mm，该测量孔可以安装压力传感器或热电偶等测量工具。爆轰管的最上端有观察窗，用于对实验现象的观察捕捉。爆轰管实验系统示意图和实物图如图2.1所示。