為研究管道截面對(duì)氫氣/空氣預(yù)混火焰形狀與傳播速度的影響,選用三個(gè)長(zhǎng)度都為1m而截面尺寸不同的方形管道進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在截面為80mm×80mm的管道中,四種氫氣濃度下預(yù)混火焰都發(fā)展形成了郁金香火焰�；鹧�?zhèn)鞑ニ俣瘸尸F(xiàn)上升,下降,再上升的波動(dòng)。在截面為100mm×100mm和150mm×150mm的管道中,只有在氫氣濃度20%下形成郁金香火焰,并且傳播速度也出現(xiàn)上述的波動(dòng)。而在氫氣濃度25%,30%,40%下,預(yù)混火焰都呈指尖形傳至管口,未出現(xiàn)郁金香火焰,傳播速度都是不斷上升。三個(gè)管道對(duì)比中,截面為100mm×100mm的管道內(nèi)火焰平均傳播速度最快,且壓力波第一峰值最大。 

【文章來(lái)源】：火災(zāi)科學(xué). 2015,24(02)北大核心CSCD

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圖１氫氣爆炸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)Ｆｉｇ．１Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｅｘｐｌｏｓｉｏｎ

×１５０ｍｍ的三個(gè)管道進(jìn)行編號(hào)，分別為管道ａ、管道ｂ、管道ｃ。３．１爆炸火焰特征本實(shí)驗(yàn)由高速攝像儀拍攝火焰?zhèn)鞑フ掌�，每次�?shí)驗(yàn)都選出１０幅照片組合在一起，表達(dá)預(yù)混火焰由右側(cè)傳播到左端管口的過(guò)程，如圖２所示。圖２中的三個(gè)圖分別為管道ａ，ｂ，ｃ中的火焰圖，每個(gè)圖的第一行是氫氣體積分?jǐn)?shù)為２０％、２５％的預(yù)混火焰，第二行是氫氣體積分?jǐn)?shù)為３０％、４０％的預(yù)混火焰。對(duì)于管道內(nèi)預(yù)混氣體爆炸火焰鋒面，最主要有兩種形狀，指尖形和郁金香形。對(duì)于預(yù)混火焰?zhèn)鞑?dòng)力學(xué)以及郁金香火焰特性，Ｃｌａｎｅｔ［１０］提出的四個(gè)火焰動(dòng)力學(xué)階段被廣為接受：１）半球形火焰階段，此階段由于不受壁面限制而火焰自由膨脹；２）指尖形火焰階段，此階段火焰前鋒類(lèi)似于指尖形，火焰面積急劇增加而使得火焰成指數(shù)形式加速；３）接觸壁面火焰，此階段火焰裙邊接觸壁面致使壁面附近火焰熄滅，使得火焰面積快速損失最終導(dǎo)致火焰急劇減速；４）形成郁金香形火焰階段，此階段火焰鋒面發(fā)生反轉(zhuǎn)而形成向未燃區(qū)凹陷的火焰形狀。與文獻(xiàn)中提出的預(yù)混火焰四階段比較，此管道內(nèi)的火焰經(jīng)歷的過(guò)程與其順序一致，但有的經(jīng)歷了前兩個(gè)階段，有的經(jīng)歷了前三個(gè)階段，有的經(jīng)歷了同樣的四個(gè)階段。實(shí)驗(yàn)中可觀測(cè)到，當(dāng)管道截面相同時(shí)，氫氣體積分?jǐn)?shù)不同，火焰的顏色與亮度不同，火焰前鋒形狀不同。隨著氫氣體積分?jǐn)?shù)的增大火焰變得更加明亮，火焰前鋒顏色由藍(lán)色變?yōu)辄S色再變?yōu)榧t色，直觀表明反應(yīng)在加劇以及火焰溫度在不斷升高，這是由于氫氣體積分?jǐn)?shù)越接近化學(xué)當(dāng)量比下的數(shù)值，反應(yīng)越激烈，爆炸產(chǎn)生的能量越大，火焰區(qū)域也越明亮。圖２不同管道中的預(yù)混火焰?zhèn)鞑D片Ｆｉｇ．２Ｐｈｏ

３０％、４０％時(shí)，只有在最細(xì)的管道ａ中出現(xiàn)了郁金香火焰，而管道ｂ與ｃ都是以指形火焰?zhèn)鞑ブ凉艿蓝丝�。結(jié)果表明，管道截面及氫氣含量對(duì)管道中氫氣／空氣預(yù)混爆炸火焰?zhèn)鞑ヌ卣�，尤其是�?duì)郁金香火焰的形成有著直接影響。３．２爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣扔筛咚贁z像儀拍攝的火焰圖片經(jīng)處理后取不同時(shí)刻火焰長(zhǎng)度，計(jì)算出不同管道不同氫氣體積分?jǐn)?shù)下預(yù)混火焰從管道一端傳至另一端口過(guò)程中的速度，如圖３（ａ）、圖３（ｂ）、圖３（ｃ）所示，分別為管道ａ、ｂ、ｃ中火焰?zhèn)鞑ニ俣�。圖３三個(gè)管道中的火焰?zhèn)鞑ニ俣龋疲椋纾常疲欤幔恚澹穑颍铮穑幔纾幔簦椋铮睿螅穑澹澹洌椋睿簦瑁颍澹澹洌酰悖簦螅郑铮欤玻矗危铮玻罚甭烽L(zhǎng)，等：管道截面對(duì)氫氣／空氣預(yù)混爆炸影響的實(shí)驗(yàn)研究

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]障礙物管道中預(yù)混火焰?zhèn)鞑ノ锢頇C(jī)理的試驗(yàn)研究[J]. 程關(guān)兵,張旭龍,李俊仙,李書(shū)明,瞿紅春.  安全與環(huán)境學(xué)報(bào). 2014(01)
[2]球形容器與管道內(nèi)甲烷-空氣混合物爆炸強(qiáng)度的尺寸效應(yīng)[J]. 崔益清,王志榮,蔣軍成.  化工學(xué)報(bào). 2012(S2)
[3]氫氣-空氣-稀釋氣混合氣層流燃燒速度的測(cè)定和火焰穩(wěn)定性分析[J]. 胡二江,何佳佳,黃佐華,金春,王婕,苗海燕,王錫斌,蔣德明.  科學(xué)通報(bào). 2008(20)
[4]礦井瓦斯爆炸傳播的尺寸效應(yīng)研究[J]. 徐景德,周心權(quán),吳兵.  中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào). 2001(06)



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