爆轰管中多相体系爆炸特性规律研究(3)
1.2.2 气固两相粉尘燃爆研究综述
1.3 本文研究内容
通过对文献的调研发现，现有研究主要集中在可燃气体-空气或粉尘-空气混合体系的爆炸规律上，对可燃气体-炸药粉尘-空气混合多相体系的爆炸规律研究较少。因此本文主要以实验为主，在高5.4m，内径0.2m的大型立式爆轰管中，研究乙烯（C2H4）-黑索金（RDX）-空气混合物的燃爆特性和规律。主要研究内容如下：
（1）通过在激波管上下两端的进气方式，研究扩散时间对乙烯-空气燃爆特性的影响。研究三个体积分数的乙烯-空气（4.00%，6.67%，8.89%）混合气体在五个扩散时间（0.08h，0.5h，1.0h，2.0h，17h）下，燃爆参数的变化趋势，进而确定经过多长扩散时间，混合气体的燃爆参数趋于一致。
（2）开展乙烯-黑索金-空气多相体系燃爆实验研究。在三种体积分数的乙烯-空气混合气体（4.00%，6.67%，8.89%）下，分别加入三个粉尘浓度的黑索金（94g/m3，274g/m3，484g/m3），测得多相体系的燃爆参数，并分析RDX浓度对多相燃爆参数的影响。
（3）采用烟迹技术捕捉乙烯-空气气相爆轰及乙烯-黑索金-空气多相体系的爆轰波胞格，并对两种体系的爆轰波胞格尺寸进行对比分析。
2. 实验系统与实验方法
2.1 引言
本文主要研究乙烯-空气混合体系及乙烯-黑索金-空气多相混合体系的燃爆参数和胞格结构，主要的实验设备为立式爆轰管及其配套系统。爆轰管作为一种特殊的压力容器[25]，可以作为云雾爆轰、粉尘爆炸以及各种条件下的燃烧转爆轰（DDT)过程研究的实验设备。爆轰管不仅可以满足实验所需要的高压高温等苛刻条件，还能与先进的测试技术结合，共同完成整个爆炸或爆轰过程的参数采集和现象的观察。早在1908年Tulis and Selman[18]就设计了一个内径15.2cm，长5.5m的爆轰管，进行铝粉-空气爆炸实验。而Lee J H S等人[26] 在20世纪70年代制造了内径53mm、高7m的立式爆轰管，测试了癸烷-氧气多相体系和癸烷-空气多相体系爆轰特性和胞格尺寸；本文所使用的爆轰管为南京理工大学安全工程系在2008年自主设计的内径0.2m、高5.4m的立式爆轰管，该爆轰管可进行气相爆轰、液体云雾爆轰及气液固三相爆轰特性和胞格结构等方面的实验研究及测试。
2.2 实验系统
实验所用的装置由：立式爆轰管系统、喷粉/喷雾系统、气体预混系统、点火及同步控制系统、压力测试及采集系统、胞格采集系统吹冰个系统组成。每个分系统都是实验不可缺少的部分，其组成、使用方法及作用介绍如下
2.2.1 立式爆轰管系统
爆轰管又称激波管，实验所用立式爆轰管以国标《钢制压力容器》GB150-89作为参考标准研发设计，管体总长5.4m，外径0.24m，内径0.2m，材质为20Cr。沿管轴方向间隔0.35m在管体两侧对称分布有30个喷雾孔。同时在与喷粉孔面垂直的方向上开有吹冰个测量孔，孔间距为0.5m，测量孔上可以安装压力传感器和热电偶等测量工具。爆轰管的最上端一节为观察窗，高0.7m。用于实验现象的观察捕捉和高速摄影。爆轰管示意图如图2.1所示。