纳米疏水性SiO2协同作用抑制丁烷爆炸速度与压力的耦合分析

作者：谢继标; 张嘉琪; 丁策; 王晓丽^*

来源：爆炸与冲击, 2021, 41(09): 152-160.

• 疏水性
• 纳米粉末
• 爆炸
• 协同抑制
• 传播速度
• 超压

为研究纳米疏水性Si O2粉末作为阻燃剂和流动增强剂作用下丁烷爆炸速度与压力的耦合规律,在自行设计并搭建的基于Lab VIEW控制系统的爆炸测试平台上开展了实验,通过休止角测试、SEM(scanning electron microscope)和EDS(energy dispersive spectrometer)分析了粉末团聚情况,分析了混合粉末抑制爆炸的机理,同时,实验了不同比例和不同浓度下纳米疏水性Si O2改善Ca CO3粉末流动性并协同其抑制丁烷爆炸的效果,对爆炸火焰速度和压力的耦合关系进行了分析。结果表明,添加疏水性Si O2可以使混合粉末的休止角降低,流动性增强,改善粉末的扩散效果和贮存能力,改变混合粉末的比例和浓度对燃烧反应有着显著的影响,在一定浓度范围内,粉末通过较大的比表面积和热解结合燃烧区域的自由基,使火焰传播速度和爆炸超压显著下降,但过大的粉末浓度会促进初期的爆炸,并且两种粉末协同对爆炸的抑制效果优于单一粉末。在混合粉末的抑制作用下,爆炸压力达到最大值时速度几乎降至最低,压力波形由持续上升变为单峰曲线。此外,在Si O2和Ca CO3两种粉末质量比为1∶1混合、粉末质量浓度为106 g/m3时,对丁烷体积分数为4.20%的丁烷-空气混合气体爆炸的抑制效果最佳,火焰传播平均速度和最大爆炸超压的衰减率分别为85.5%和59.6%。

• 单位
  天津理工大学