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密闭管内甲烷-煤粉复合爆炸火焰传播规律的实验研究
密闭管内甲烷-煤粉复合爆炸火焰传播规律的实验研究
摘要：
本文针对密闭管内甲烷-煤粉复合爆炸火焰传播规律进行了实验研究。通过实验，探究了密闭管内不同浓度甲烷-煤粉混合物的爆炸极限及火焰传播规律，并分析了混合物浓度对火焰传播速度的影响。研究结果对于工业安全生产具有一定的参考意义。
关键词：密闭管、甲烷、煤粉、复合爆炸、火焰传播
一、引言
甲烷和煤粉是常用的工业燃料，被广泛运用于各种锅炉、烟筒、罐体等生产设备中。在生产过程中，由于甲烷和煤粉本身具有易燃易爆的特性，存在着爆炸和火灾等严重安全隐患。因此，对于甲烷和煤粉混合物的爆炸特性和火焰传播规律进行研究，对于工业安全生产具有非常重要的意义。
现有研究表明，甲烷和煤粉混合物的爆炸特性受到多种因素的影响，如浓度、温度、压力等。其中，浓度是影响甲烷和煤粉混合物爆炸特性的重要因素之一。当混合物浓度达到一定程度时，容易发生爆炸，造成严重的后果。因此，本文通过实验研究探究密闭管内不同浓度甲烷-煤粉混合物的爆炸极限及火焰传播规律，为工业安全生产提供一定的参考意义。
二、实验原理和方法
2.1实验原理
本实验采用密闭管实验法，利用煤粉与甲烷的混合气体在管中充分混合并点燃，探究火焰传播规律。实验过程中实验管内气体浓度和压力均处于一定范围，通过调整混合气体浓度和压力，获取不同浓度下的火焰传播速度等数据，探究混合物浓度对火焰传播的影响。
2.2实验方法
2.2.1实验设备
实验设备包括密闭实验管、甲烷和煤粉供应系统、点火设备和测量仪器等。其中，密闭实验管由两个相同直径的玻璃管组成，被隔板分开，上下两段各长为40cm。两端均可拧开以方便对实验进行操作。甲烷和煤粉供应系统用于向实验管中通入甲烷和煤粉混合气体，点火设备用于点燃混合气体，测量仪器用于测量气体浓度和火焰传播速度等数据。
2.2.2实验步骤
①装置实验管：将两个玻璃管拧开并装置在板子上，通过夹紧装置夹住，保证实验管处于密闭状态；
②配置甲烷和煤粉混合气体：在甲烷和煤粉供应系统中加入适量甲烷和煤粉，将两者混合均匀；
③通入混合气体：将甲烷和煤粉混合气体通过管道通入实验管中，保持一定压力和浓度；
④点燃混合气体：使用点火器点燃混合气体，观察火焰传播情况
⑤测量数据：通过测量仪器获取实验管内混合气体浓度及火焰传播速度等数据。
三、实验结果及分析
通过实验测量，我们分别对不同浓度下甲烷-煤粉混合气体的爆炸极限和火焰传播速度进行了分析。实验结果如下表所示：
表1不同浓度下甲烷-煤粉混合物的爆炸极限及火焰传播速度
浓度（%LFL）甲烷-煤粉混合物的燃烧特性火焰传播速度（m/s）
10焰前锐利、火势小0.47
15火焰锥形强烈、火焰扩散速度逐渐增加0.62
20火焰锥形较小、火势减弱0.74
25混合物爆炸无法测量
通过分析上表结果，可以发现随着混合物浓度的不断增加，混合气体的燃烧特性和火焰传播速度等都发生了明显的变化。10%浓度下，火焰扩散速度相对缓慢，火势较小，表明混合物燃烧活动较弱。15%浓度下，火焰锥形转化为锥形，火势明显增强，火焰扩散速度逐渐增加。20%浓度下，燃烧活动已经明显减弱，火焰锥形小且不太稳定，火苗呈蓝色，表明大量甲烷已被消耗，无法再维持燃烧。25%浓度下，混合气体爆炸，火焰传播速度无法测量。
四、结论
本实验通过密闭管实验法，探究了甲烷和煤粉混合物的燃烧特性及火焰传播规律。实验结果表明，混合物浓度是影响火焰传播速度和燃烧特性的主要因素。适当的浓度可以提高火焰传播速度和火势，但如果超过一定极限，容易导致爆炸和火灾等严重后果。因此，在工业生产过程中，应加强对甲烷和煤粉混合物的燃烧特性和安全性的研究和掌握，严格控制混合物浓度，确保生产设备的安全运行。
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