目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 粉尘定义与分类 1
1.2 粉尘爆炸 2
1.2.1 粉尘爆炸的特点 2
1.2.2 粉尘爆炸发生的条件 5
1.2.3 粉尘爆炸的表征参数 6
1.2.4 粉尘爆炸的影响因素 8
1.2.5 粉尘爆炸的防护技术 9
1.3 金属粉尘 14
1.3.1 金属粉尘的来源 14
1.3.2 金属粉尘的物化特性 15
1.3.3 金属粉尘颗粒的燃烧特性 15
1.3.4 金属粉尘爆炸的特点 20
1.3.5 金属粉尘爆炸的常见点火源 22
1.4 金属粉尘着火爆炸特性的研究现状 24
1.4.1 粉尘层最低着火温度研究现状 24
1.4.2 粉尘云最低着火温度研究现状 25
1.4.3 粉尘云最小点火能研究现状 29
1.4.4 粉尘云最大爆炸压力、最大压力上升速率研究现状 39
1.4.5 纳米金属粉体燃爆特性的研究现状 44
参考文献 48
第2章 粉尘爆炸特性参数测试与标准 55
2.1 粉尘层最低着火温度 55
2.1.1 测试原理 55
2.1.2 测试装置 56
2.1.3 着火判据 59
2.1.4 测试方法 59
2.1.5 数据处理 60
2.1.6 应用 60
2.2 粉尘云最低着火温度 62
2.2.1 测试原理 62
2.2.2 测试装置 63
2.2.3 测试方法 69
2.2.4 数据处理 69
2.2.5 应用 69
2.3 粉尘爆炸下限 70
2.3.1 测试原理 70
2.3.2 测试装置 71
2.3.3 测试方法 71
2.3.4 应用 72
2.4 粉尘云最小点火能 72
2.4.1 测试原理 72
2.4.2 测试装置 73
2.4.3 测试方法 76
2.4.4 应用 76
2.5 最大爆炸压力、最大压力上升速率及爆炸指数 77
2.5.1 测试原理 77
2.5.2 测试装置 78
2.5.3 测试方法 80
2.5.4 应用 80
2.6 测试标准 81
2.6.1 爆炸特性参数的国内外测试标准 81
2.6.2 相关测试标准及行业标准 82
2.7 本书研究所涉及物质 85
2.7.1 镁粉 85
2.7.2 钛粉 87
参考文献 93
第3章 热表面作用下粉尘层的着火理论与实验 95
3.1 粉尘层表面受热的抽象物理模型 95
3.2 粉尘层温度分布假设模型 96
3.2.1 Semenov/Frank-Kamenetskii模型 96
3.2.2 Thomas假设模型 98
3.3 粉尘层内温度分布理论模型 98
3.3.1 理论模型与守恒方程 98
3.3.2 边界条件及初始条件 99
3.4 无量纲处理 99
3.5 计算方法 100
3.5.1 偏微分方程分类形式 100
3.5.2 划分网格 101
3.5.3 守恒方程的离散 102
3.5.4 初边值条件的离散 102
3.5.5 离散方程的通用形式 103
3.5.6 代数方程组求解 104
3.6 守恒方程的放热源项 104
3.6.1 空气条件下的化学反应放热速率 104
3.6.2 惰化条件下的化学反应放热速率 105
3.7 计算参数及过程 111
3.8 层内温度分布的数值计算与实验验证 113
3.8.1 最高温度限值时的层内温度变化 113
3.8.2 粉尘层着火的临界热板温度 115
3.8.3 层内着火过程分析 119
3.8.4 气相惰化条件下的临界热板温度 123
3.8.5 粉体混合物的临界着火温度 127
参考文献 130
第4章 金属粉尘云表面受热着火理论 132
4.1 输运状态粉尘云表面受热的着火理论 132
4.1.1 着火模型的构建方法 132
4.1.2 输运状态下的气-粒两相运动 133
4.1.3 输运状态下气-粒两相能量守恒 136
4.1.4 粉尘云着火判据 138
4.1.5 能量守恒方程的求解 139
4.2 热爆炸理论模型 141
4.3 瞬时温度模型与热爆炸理论模型对比分析 143
4.3.1 粉尘云最低着火温度的计算结果 143
4.3.2 瞬时温度模型的参数敏感性分析 145
4.4 悬浮状态下粉尘云颗粒的着火理论 148
4.4.1 悬浮状态下粉尘云的能量守恒 148
4.4.2 悬浮状态下粉尘云颗粒温度的计算 151
4.4.3 悬浮状态下粉尘云最低着火温度的影响因素分析 154
4.5 微纳米金属粉尘云最低着火温度的差异 156
4.5.1 微纳米颗粒的形态差异 156
4.5.2 纳米钛粉尘云的能量守恒方程式 159
4.5.3 基于云着火理论的纳米团块尺寸估计方法 160
4.6 微纳米钛粉混合物的着火理论 164
4.7 微米钛粉惰化混合物的着火理论 165
4.8 纳米钛粉惰化混合物的着火理论 166
参考文献 167
第5章 电火花作用条件下金属粉尘云的着火理论 170
5.1 电火花 170
5.1.1 电火花放电能量的测试 171
5.1.2 火花放电过程对粉尘浓度的影响 172
5.1.3 非电气火花 172
5.2 电火花作用下粉尘云的着火理论模型 174
5.2.1 粉尘云点火过程分析 174
5.2.2 模型假设 175
5.2.3 守恒方程及初边值条件 175
5.2.4 着火判据 177
5.2.5 计算方法 178
5.2.6 模型计算参数的确定 181
5.3 电火花作用下空间温度模拟计算 185
5.3.1 火花放电过程模拟 185
5.3.2 火花作用空间温度分布的影响因素 186
5.3.3 电火花作用下粉尘云的空间温度分布 192
5.4 最小点火能的模拟计算与实验验证 195
5.4.1 粒径对最小点火能的影响 195
5.4.2 粉尘浓度对最小点火能的影响 202
5.4.3 电感对最小点火能的影响 204
5.4.4 惰化介质对最小点火能的影响 207
参考文献 215
第6章 密闭容器中金属粉尘云的压力发展 217
6.1 低沸点金属粉尘在密闭容器中的爆炸压力发展模型 217
6.1.1 模型假设 217
6.1.2 爆炸过程的物料衡算 217
6.1.3 能量衡算 220
6.1.4 压力发展过程 220
6.1.5 压力上升速率的影响因素 221
6.1.6 猛度参数计算程序 222
6.2 低沸点金属粉尘的爆炸压力发展过程 223
6.2.1 爆炸压力发展过程 223
6.2.2 理论猛度参数的敏感性分析 225
6.2.3 气相惰化气氛对猛度参数的影响 227
6.3 高沸点金属粉尘在密闭容器中的爆炸压力发展模型 231
6.3.1 模型假设与物料衡算 231
6.3.2 物料平衡 232
6.3.3 模型计算参数与计算程序 232
6.4 高沸点金属粉尘的爆炸压力发展过程 233
6.4.1 微米金属粉尘的爆炸压力发展过程 233
6.4.2 纳米金属粉尘的爆炸压力发展过程 236
6.5 高沸点金属爆炸猛度参数的敏感性分析 241
6.5.1 粒径对爆炸猛度参数的影响 241
6.5.2 粉尘浓度对钛粉爆炸猛度参数的影响 247
6.6 微纳米金属粉尘的可爆性 247
6.6.1 微纳米金属粉尘的最低可爆浓度 247
6.6.2 粉末惰化介质对可爆性的影响 249
参考文献 252
附录 254
附录A 粉尘云能量守恒方程的无量纲化 254
附录B BAM炉喷吹分散压力估算 256
附录C 密闭容器内爆炸物质转化率的计算 257
索引 258
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