目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 粉塵定義與分類 1
1.2 粉塵爆炸 2
1.2.1 粉塵爆炸的特點 2
1.2.2 粉塵爆炸發(fā)生的條件 5
1.2.3 粉塵爆炸的表征參數(shù) 6
1.2.4 粉塵爆炸的影響因素 8
1.2.5 粉塵爆炸的防護技術 9
1.3 金屬粉塵 14
1.3.1 金屬粉塵的來源 14
1.3.2 金屬粉塵的物化特性 15
1.3.3 金屬粉塵顆粒的燃燒特性 15
1.3.4 金屬粉塵爆炸的特點 20
1.3.5 金屬粉塵爆炸的常見點火源 22
1.4 金屬粉塵著火爆炸特性的研究現(xiàn)狀 24
1.4.1 粉塵層最低著火溫度研究現(xiàn)狀 24
1.4.2 粉塵云最低著火溫度研究現(xiàn)狀 25
1.4.3 粉塵云最小點火能研究現(xiàn)狀 29
1.4.4 粉塵云最大爆炸壓力、最大壓力上升速率研究現(xiàn)狀 39
1.4.5 納米金屬粉體燃爆特性的研究現(xiàn)狀 44
參考文獻 48
第2章 粉塵爆炸特性參數(shù)測試與標準 55
2.1 粉塵層最低著火溫度 55
2.1.1 測試原理 55
2.1.2 測試裝置 56
2.1.3 著火判據(jù) 59
2.1.4 測試方法 59
2.1.5 數(shù)據(jù)處理 60
2.1.6 應用 60
2.2 粉塵云最低著火溫度 62
2.2.1 測試原理 62
2.2.2 測試裝置 63
2.2.3 測試方法 69
2.2.4 數(shù)據(jù)處理 69
2.2.5 應用 69
2.3 粉塵爆炸下限 70
2.3.1 測試原理 70
2.3.2 測試裝置 71
2.3.3 測試方法 71
2.3.4 應用 72
2.4 粉塵云最小點火能 72
2.4.1 測試原理 72
2.4.2 測試裝置 73
2.4.3 測試方法 76
2.4.4 應用 76
2.5 最大爆炸壓力、最大壓力上升速率及爆炸指數(shù) 77
2.5.1 測試原理 77
2.5.2 測試裝置 78
2.5.3 測試方法 80
2.5.4 應用 80
2.6 測試標準 81
2.6.1 爆炸特性參數(shù)的國內(nèi)外測試標準 81
2.6.2 相關測試標準及行業(yè)標準 82
2.7 本書研究所涉及物質(zhì) 85
2.7.1 鎂粉 85
2.7.2 鈦粉 87
參考文獻 93
第3章 熱表面作用下粉塵層的著火理論與實驗 95
3.1 粉塵層表面受熱的抽象物理模型 95
3.2 粉塵層溫度分布假設模型 96
3.2.1 Semenov/Frank-Kamenetskii模型 96
3.2.2 Thomas假設模型 98
3.3 粉塵層內(nèi)溫度分布理論模型 98
3.3.1 理論模型與守恒方程 98
3.3.2 邊界條件及初始條件 99
3.4 無量綱處理 99
3.5 計算方法 100
3.5.1 偏微分方程分類形式 100
3.5.2 劃分網(wǎng)格 101
3.5.3 守恒方程的離散 102
3.5.4 初邊值條件的離散 102
3.5.5 離散方程的通用形式 103
3.5.6 代數(shù)方程組求解 104
3.6 守恒方程的放熱源項 104
3.6.1 空氣條件下的化學反應放熱速率 104
3.6.2 惰化條件下的化學反應放熱速率 105
3.7 計算參數(shù)及過程 111
3.8 層內(nèi)溫度分布的數(shù)值計算與實驗驗證 113
3.8.1 最高溫度限值時的層內(nèi)溫度變化 113
3.8.2 粉塵層著火的臨界熱板溫度 115
3.8.3 層內(nèi)著火過程分析 119
3.8.4 氣相惰化條件下的臨界熱板溫度 123
3.8.5 粉體混合物的臨界著火溫度 127
參考文獻 130
第4章 金屬粉塵云表面受熱著火理論 132
4.1 輸運狀態(tài)粉塵云表面受熱的著火理論 132
4.1.1 著火模型的構建方法 132
4.1.2 輸運狀態(tài)下的氣-粒兩相運動 133
4.1.3 輸運狀態(tài)下氣-粒兩相能量守恒 136
4.1.4 粉塵云著火判據(jù) 138
4.1.5 能量守恒方程的求解 139
4.2 熱爆炸理論模型 141
4.3 瞬時溫度模型與熱爆炸理論模型對比分析 143
4.3.1 粉塵云最低著火溫度的計算結果 143
4.3.2 瞬時溫度模型的參數(shù)敏感性分析 145
4.4 懸浮狀態(tài)下粉塵云顆粒的著火理論 148
4.4.1 懸浮狀態(tài)下粉塵云的能量守恒 148
4.4.2 懸浮狀態(tài)下粉塵云顆粒溫度的計算 151
4.4.3 懸浮狀態(tài)下粉塵云最低著火溫度的影響因素分析 154
4.5 微納米金屬粉塵云最低著火溫度的差異 156
4.5.1 微納米顆粒的形態(tài)差異 156
4.5.2 納米鈦粉塵云的能量守恒方程式 159
4.5.3 基于云著火理論的納米團塊尺寸估計方法 160
4.6 微納米鈦粉混合物的著火理論 164
4.7 微米鈦粉惰化混合物的著火理論 165
4.8 納米鈦粉惰化混合物的著火理論 166
參考文獻 167
第5章 電火花作用條件下金屬粉塵云的著火理論 170
5.1 電火花 170
5.1.1 電火花放電能量的測試 171
5.1.2 火花放電過程對粉塵濃度的影響 172
5.1.3 非電氣火花 172
5.2 電火花作用下粉塵云的著火理論模型 174
5.2.1 粉塵云點火過程分析 174
5.2.2 模型假設 175
5.2.3 守恒方程及初邊值條件 175
5.2.4 著火判據(jù) 177
5.2.5 計算方法 178
5.2.6 模型計算參數(shù)的確定 181
5.3 電火花作用下空間溫度模擬計算 185
5.3.1 火花放電過程模擬 185
5.3.2 火花作用空間溫度分布的影響因素 186
5.3.3 電火花作用下粉塵云的空間溫度分布 192
5.4 最小點火能的模擬計算與實驗驗證 195
5.4.1 粒徑對最小點火能的影響 195
5.4.2 粉塵濃度對最小點火能的影響 202
5.4.3 電感對最小點火能的影響 204
5.4.4 惰化介質(zhì)對最小點火能的影響 207
參考文獻 215
第6章 密閉容器中金屬粉塵云的壓力發(fā)展 217
6.1 低沸點金屬粉塵在密閉容器中的爆炸壓力發(fā)展模型 217
6.1.1 模型假設 217
6.1.2 爆炸過程的物料衡算 217
6.1.3 能量衡算 220
6.1.4 壓力發(fā)展過程 220
6.1.5 壓力上升速率的影響因素 221
6.1.6 猛度參數(shù)計算程序 222
6.2 低沸點金屬粉塵的爆炸壓力發(fā)展過程 223
6.2.1 爆炸壓力發(fā)展過程 223
6.2.2 理論猛度參數(shù)的敏感性分析 225
6.2.3 氣相惰化氣氛對猛度參數(shù)的影響 227
6.3 高沸點金屬粉塵在密閉容器中的爆炸壓力發(fā)展模型 231
6.3.1 模型假設與物料衡算 231
6.3.2 物料平衡 232
6.3.3 模型計算參數(shù)與計算程序 232
6.4 高沸點金屬粉塵的爆炸壓力發(fā)展過程 233
6.4.1 微米金屬粉塵的爆炸壓力發(fā)展過程 233
6.4.2 納米金屬粉塵的爆炸壓力發(fā)展過程 236
6.5 高沸點金屬爆炸猛度參數(shù)的敏感性分析 241
6.5.1 粒徑對爆炸猛度參數(shù)的影響 241
6.5.2 粉塵濃度對鈦粉爆炸猛度參數(shù)的影響 247
6.6 微納米金屬粉塵的可爆性 247
6.6.1 微納米金屬粉塵的最低可爆濃度 247
6.6.2 粉末惰化介質(zhì)對可爆性的影響 249
參考文獻 252
附錄 254
附錄A 粉塵云能量守恒方程的無量綱化 254
附錄B BAM爐噴吹分散壓力估算 256
附錄C 密閉容器內(nèi)爆炸物質(zhì)轉化率的計算 257
索引 258