煤粉浓度及表观形貌对煤粉/乙烯/氧气爆轰波起爆特性影响的实验研究

作者：熊凯; 罗永晨; 杨浅舒; 张锋; 续晗^*; 郑权; 翁春生

来源：煤炭学报, 2023, 1-12.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.2023.0532

• 连续旋转爆轰发动机
• 煤粉
• 直接起爆
• 临界起爆能量
• 气固两相爆轰

为实现煤粉连续旋转爆轰发动机的可靠点火，探究煤粉浓度及表观形貌对煤粉/乙烯/氧气起爆特性的影响机制。在乙烯氛围下(p0=100kPa，当量比0.5)，采用高能电点火装置对不同煤粉当量比和表观形貌下的煤粉-氧气混合物进行直接起爆实验。实验结果如下：添加少量5PA(5μm多孔状)煤粉后，乙烯/氧气混合物的临界起爆能量迅速减小，在全局当量比0.7处达到其最小值2.53J，随着当量比的继续增加，煤粉/乙烯/氧气混合物的临界起爆能量逐渐增加；在全局当量比1处5FA(5μm片状)煤粉的临界起爆能量(5.2J)高于5PA煤粉的临界起爆能量(2.95J)；在5.8J的点火能量下，5PA煤粉和5FA煤粉在全局当量比0.7-1.5范围内均可直接起爆，在4.1J的点火能量下，5PA煤粉在全局当量比0.7-1.5范围内均可直接起爆，但5FA煤粉仅在全局当量比0.7处可直接起爆，进一步增加当量比后不可起爆。研究结果表明：对于贫燃料乙烯/氧气，在一定煤粉浓度范围内，煤粉可以促进爆轰波的形成和自持传播，但煤粉浓度过高会抑制爆轰波的形成和自持传播；煤粉的表观形貌会影响煤粉混合物的起爆特性，相较于片状煤粉，多孔状煤粉的化学反应速率更高，临界起爆能量更低，更容易起爆。

• 单位
  南京理工大学; 瞬态物理国家重点实验室