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瓦斯爆炸CH/CHO/C2自由基光谱特征研究

时间:2022-11-26 21:11:01 公文范文 来源:网友投稿


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摘 要:为研究瓦斯爆炸火焰中自由基特征光谱的特征,利用爆炸管道进行不同浓度瓦斯爆炸实验,采用高速摄像仪、单色仪来研究分析瓦斯爆炸火焰中CH/CHO/C23种自由基发光光谱的特征。结果表明:随着瓦斯浓度的增大,3種自由基信号出现时间、消失时间、存在时间和到达极值时间都呈现先减小后增大的趋势;3种自由基在同一位置的存在时间随瓦斯浓度的改变并没有明显的规律,但都在13%瓦斯浓度下存在时间达到最长;随着瓦斯浓度的增大,同一位置3种自由基最大相对辐射强度都呈现先增大后减小的趋势,都在10%当量比达到最大;随着瓦斯浓度的改变,3种自由基在2个位置相对辐射强度最大值的差值存在较大差异,而在10%当量比的瓦斯浓度下3种自由基在2个位置相对辐射强度最大值的差值相差不大,最大相对辐射强度差值都在15 V左右;在同一位置,同一浓度的瓦斯爆炸过程中,3种自由基最大相对辐射强度从大到小依次是CH,CHO,C2.

关键词:瓦斯爆炸,自由基,信号时间,相对辐射强度

中图分类号:O 433.4           文献标志码:A

文章编号:1672-9315(2019)05-0745-08

Abstract:In order to study the characteristics of radical characteristic spectrum in gas explosion flame,experiments of gas explosion with different concentrations were carried out by using an explosion pipe.A highspeed camera and a monochromator were used for analyzing the characteristics of luminescence spectra of CH/CHO/C2 radical in gas explosion flame.The results showed that the time,in respect of appearance,disappearance,existence,together with reaching the extreme value of the three types of radical signals,all decreased first and then increased with the increase of gas concentration.There was no distinct rule for the existence time of three types of radicals with varying gas concentrations in the same position,but they all existed for the longest time at gas concentration of 13%.Furthermore,as gas concentration increased,the maximum radiation intensities of three types of radicals in the same position increased first and then decreased,and they all reached the maximums at the stoichiometric ratio of 10%.With the change of gas concentration,difference of the maximum relative radiation intensities of the three radicals located in the two positions was significant.However,the difference varied slightly at the gas concentration of 10%.Meanwhile,the maximum radiation intensities difference were approximately 15 V.Finally,in the process of gas explosion at the same concentration and position,the maximum relative radiation intensities of the types radicals were CH,CHO and C2 from the largest to the smallest.

Key words:gas explosion;radical;signal time;relative radiation intensity

0 引 言

瓦斯爆炸过程是一种链式的连锁反应,也是极其复杂的化学反应,当具有爆炸倾向的混合气体吸收能量后,气体中的分子链断裂成2个或以上的游离基,也可称为自由基。链式反应是德国著名研究者博登斯坦首次提出的概念,进而前苏联研究者谢苗诺夫对这一概念进行了更进一步的探讨研究,并第一次起草了链式反应理论[1]。Semenov在1958年提出了以过氧基 RO2为基础描述了烃类氧化链式反应机理,大量研究表明,有焰燃烧都存在链式反应[2]。1970年,Bowman与Seery得出了完整的反应速率常数及基元反应式,该套方程式可以比较全面及准确地测定出在高温条件下,瓦斯链式反应的基本状况,并能测评在氧化感应期能影响反应的相关环节因素[3] 。李艳红等对受限空间瓦斯爆炸链式反应机理特征进行了研究,利用CHEMKIN软件数值模拟了受限空间中瓦斯爆炸过程的一些动力学特征,研究表明:自由基的作用直接影响瓦斯爆炸[4]。李孝斌也对瓦斯爆炸链式反应进行了理论分析,并推导出链式反应理论的爆炸判据[5]。邱雁等对充注惰气抑制矿井火区瓦斯的爆炸机理进行了研究,从燃烧学、爆炸学及链式反应基本观点出发,通过一系列的模拟实验,对惰性气体在抑制瓦斯爆炸方面的作用及规律,同时也对惰性气体抑制瓦斯爆炸进行了机理性分析[6]。

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