一种抑爆剂对瓦斯爆炸抑制效能的量化分析方法技术

本发明专利技术公开了一种抑爆剂对瓦斯爆炸抑制效能的量化分析方法，包括步骤一、采用爆炸测试系统测试无抑爆剂作用下的瓦斯爆炸超压峰值和有抑爆剂作用下的瓦斯爆炸超压峰值；二、计算无抑爆剂作用下的瓦斯爆炸过程中试验容器引起的单位面积的热损失量；三、计算有抑爆剂作用下的瓦斯爆炸过程中试验容器引起的单位面积的热损失量；四、计算抑爆剂对瓦斯爆炸热力学抑制效能的量化结果。本发明专利技术方法步骤简单，设计合理，实现方便，能够有效量化分析抑爆剂对瓦斯爆炸热力学抑制效能的影响，使抑爆剂抑爆性能的判断更加准确直观，效果显著，便于推广。推广。推广。

【技术实现步骤摘要】
一种抑爆剂对瓦斯爆炸抑制效能的量化分析方法


[0001]本专利技术属于煤矿安全
，具体涉及一种抑爆剂对瓦斯爆炸抑制效能的量化分析方法。

技术介绍

[0002]矿井瓦斯爆炸是威胁我国煤矿安全生产的主要灾害之一，导致了严重的生命财产损失。爆炸抑制技术是减弱瓦斯爆炸致灾后果的主要手段之一，它对减小燃爆事故范围，降低其破坏后果和事故损失具有重要作用。
[0003]现有技术主要通过瓦斯爆炸超压和火焰传播速度等参数的变化判断相应介质的抑爆性能。例如，王燕等通过实验发现，蒙脱石粉浓度为0.16g/L时甲烷爆炸压力下降至最低，而当粉体浓度为0.20g/L时爆炸火焰传播平均速度最小；李孝斌等分析了尿素粉体抑制甲烷爆炸过程中的压力与火焰发射光谱数据，认为其通过影响爆炸反应进程的自由基而产生抑制作用；谭欣欣等通过实验测试指出，只有当粉体抑爆剂的面密度大于临界值时，瓦斯爆炸压力与火焰才能同时得到有效控制；王信群等测试了粉体类型、粒径和添加量等因素对甲烷爆炸抑制效果的影响，发现超细无机粉体的抑制作用优于普通无机粉体，且抑爆粉体粒径细化到微米量级时其抑爆性能可以提高8～10倍。
[0004]但是，现有技术中抑爆剂对瓦斯爆炸热力学抑制过程的量化作用，即抑爆剂对瓦斯爆炸热力学特征的影响还处于定性认识的水平，缺少定量化研究的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种抑爆剂对瓦斯爆炸抑制效能的量化分析方法，其方法步骤简单，设计合理，实现方便，能够有效量化分析抑爆剂对瓦斯爆炸热力学抑制效能的影响，使抑爆剂抑爆性能的判断更加准确直观，效果显著，便于推广。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种抑爆剂对瓦斯爆炸抑制效能的量化分析方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、采用爆炸测试系统测试无抑爆剂作用下的瓦斯爆炸超压峰值P
max,real
和有抑爆剂作用下的瓦斯爆炸超压峰值P
max,inh
；
[0008]步骤二、计算无抑爆剂作用下的瓦斯爆炸过程中试验容器引起的单位面积的热损失量q
trans
1；
[0009]步骤三、计算有抑爆剂作用下的瓦斯爆炸过程中试验容器引起的单位面积的热损失量q
trans
2；
[0010]步骤四、计算抑爆剂对瓦斯爆炸热力学抑制效能的量化结果q
trans
3。
[0011]上述的一种抑爆剂对瓦斯爆炸抑制效能的量化分析方法，步骤一中所述爆炸测试系统为20L球型爆炸特性测试系统。
[0012]上述的一种抑爆剂对瓦斯爆炸抑制效能的量化分析方法，步骤二中所述计算无抑
爆剂作用下的瓦斯爆炸过程中试验容器引起的单位面积的热损失量q
trans
1的公式为：
[0013][0014]其中，P
max,ad
为理论绝热燃烧超压峰值，V为密闭容器体积，S为密闭容器内表面积，γ
e
为气体绝热指数。
[0015]上述的一种抑爆剂对瓦斯爆炸抑制效能的量化分析方法，步骤三中所述计算有抑爆剂作用下的瓦斯爆炸过程中试验容器引起的单位面积的热损失量q
trans
2的公式为：
[0016][0017]其中，P
max,ad
为理论绝热燃烧超压峰值，V为密闭容器体积，S为密闭容器内表面积，γ'
e
为抑爆剂作用下的气体绝热指数。
[0018]上述的一种抑爆剂对瓦斯爆炸抑制效能的量化分析方法，步骤四中所述计算抑爆剂对瓦斯爆炸热力学抑制效能的量化结果q
trans
3的公式为：
[0019][0020]其中，P
max,ad
为理论绝热燃烧超压峰值，V为密闭容器体积，S为密闭容器内表面积，γ
e
为无抑爆剂作用下的气体绝热指数，γ'
e
为有抑爆剂作用下的气体绝热指数。
[0021]上述的一种抑爆剂对瓦斯爆炸抑制效能的量化分析方法，所述抑爆剂包括气体相态抑爆剂和粉体相态抑爆剂。
[0022]上述的一种抑爆剂对瓦斯爆炸抑制效能的量化分析方法，所述有抑爆剂作用下的气体绝热指数包括气体相态抑爆剂作用下的气体绝热指数和粉体相态抑爆剂作用下的气体绝热指数。
[0023]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0024]1、本专利技术方法步骤简单，设计合理，实现方便。
[0025]2、本专利技术通过测试无抑爆剂作用下的瓦斯爆炸超压峰值和有抑爆剂作用下的瓦斯爆炸超压峰值，计算确定瓦斯爆炸过程中无抑爆剂作用下试验容器引起的单位面积的热损失量和有抑爆剂作用下试验容器引起的单位面积的热损失量；进而计算得到抑爆剂对瓦斯爆炸热力学抑制效能的量化结果。方法科学合理，能够有效量化获取抑爆剂对瓦斯爆炸热力学特征的影响。
[0026]3、本专利技术在计算有抑爆剂作用下的瓦斯爆炸过程中试验容器引起的单位面积的热损失量时，区分计算气体相态抑爆剂作用下的气体绝热指数和粉体相态抑爆剂作用下的气体绝热指数，使抑爆剂对瓦斯爆炸热力学抑制效能的量化计算结果更加精准可靠。
[0027]4、本专利技术能够有效量化分析抑爆剂对瓦斯爆炸热力学抑制效能的影响，使抑爆剂抑爆性能的判断更加准确直观，效果显著，便于推广。
[0028]综上所述，本专利技术方法步骤简单，设计合理，实现方便，能够有效量化分析抑爆剂对瓦斯爆炸热力学抑制效能的影响，使抑爆剂抑爆性能的判断更加准确直观，效果显著，便于推广。
[0050]其中，Q
trans
2为容器热交换引起的能量损失和抑爆剂热力学抑制效应产生的能量损失之和。
[0051]根据气体状态方程，有
[0052][0053]其中，T
max,inh
为抑爆剂作用下的燃烧温度峰值，γ'
e
为有抑爆剂作用下的气体绝热指数，γ'
e
＝1.25。
[0054]有抑爆剂作用下的瓦斯爆炸过程中试验容器引起的单位面积的热损失量q
trans
2为：
[0055][0056]计算得到有抑爆剂作用下的瓦斯爆炸过程中试验容器引起的单位面积的热损失量q
trans
2＝6.2J/m2。
[0057]计算得到抑爆剂对瓦斯爆炸热力学抑制效能的量化结果
[0058][0059]本实施例中，抑爆剂为气体相态抑爆剂。
[0060]本实施例中，有抑爆剂作用下的气体绝热指数为气体相态抑爆剂作用下的气体绝热指数。
[0061]实施例2
[0062]采用20L球型爆炸特性测试系统测试无抑爆剂作用下的瓦斯爆炸超压峰值P
max,real
和有抑爆剂作用下的瓦斯爆炸超压峰值P
max,inh
；抑爆剂采用质量浓度为0.20g/L的ABC粉体，测试结果：P
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑爆剂对瓦斯爆炸抑制效能的量化分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用爆炸测试系统测试无抑爆剂作用下的瓦斯爆炸超压峰值P
max,real
和有抑爆剂作用下的瓦斯爆炸超压峰值P
max,inh
；步骤二、计算无抑爆剂作用下的瓦斯爆炸过程中试验容器引起的单位面积的热损失量q
trans
1；步骤三、计算有抑爆剂作用下的瓦斯爆炸过程中试验容器引起的单位面积的热损失量q
trans
2；步骤四、计算抑爆剂对瓦斯爆炸热力学抑制效能的量化结果q
trans
3。2.按照权利要求1所述的一种抑爆剂对瓦斯爆炸抑制效能的量化分析方法，其特征在于，步骤一中所述爆炸测试系统为20L球型爆炸特性测试系统。3.按照权利要求1所述的一种抑爆剂对瓦斯爆炸抑制效能的量化分析方法，其特征在于，步骤二中所述计算无抑爆剂作用下的瓦斯爆炸过程中试验容器引起的单位面积的热损失量q
trans
1的公式为：其中，P
max,ad
为理论绝热燃烧超压峰值，V为密闭容器体积，S为密闭容器内表面积，γ
e
为气体绝热指数。4.按照权利要求1所述的一种抑爆剂对瓦斯爆炸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，罗振敏，赵婧昱，邓军，文虎，程方明，丁旭涵，刘长春，王亚超，刘利涛，周尚勇，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：