含能材料粉尘弱点火条件研究(2)
含能材料一般泛指火炸药类，这类物质的特点是不需要外界供氧就能燃烧爆炸，一旦着火，能释放出大量能量，且能量密度很高，其破坏效力高于一般工业粉尘[3]。火炸药及其成品在生产过程中常会产生大量粉尘，有些工序如吹浮药、清螺纹、混药、粉碎等，扬尘情况十分严重，一旦被点燃、引爆，后果是极严重的。因此，对这类粉尘爆炸特性进行研究，掌握其爆炸规律，对预防和控制爆炸的发生、发展是极为有益的[4]。
火炸药粉尘发生爆炸是一个自身的氧化还原过程， 外界能量是其爆炸发生的必备条件之一[5]。火炸药危险场所选择防爆型电气设备，可有效避免电器火花成为粉尘爆炸的能量来源， 测试火炸药粉尘最小点火能量的目的是为了正确选择防爆电气， 为确定用于火炸药危险场所电气设备的防爆形式和结构参数提供参考依据[6]。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 粉尘爆炸原理
1.2.2 粉尘爆炸的所有参数
1.2.3 弱点火条件研究
1.3 本论文的工作
采用高5.7m、内径200mm的大型立式爆轰管测试系统，研究含能材料粉尘在化学点火头、电阻丝弱点火条件下，其点火能量大小和规律，为含能材料的生产以及未来的军用应用提供基础数据。
采用的研究手段：
（1）记录在不同点火方式的情况下，RDX粉尘的燃爆情况，探索含能材料粉尘爆炸规律。
（2）通过实验数据的分析，研究含能材料弱点火点的条件。
2 粉尘爆炸的特性分析
2.1 粉尘爆炸的条件
国际标准化组织规定，凡粒径小于75μm的固体粒子的悬浮体通称为粉尘。粒径小于10μm的粉尘，一般在风力作用下能长期飘浮在空中，称为飘尘；粒径大于10μm的粉尘容易沉降，故称为降尘。在一定的浓度和温度(或火焰、火花、放电、碰撞、磨擦等作用)下会发生爆炸的粉尘称为爆炸危险性粉尘。爆炸危险性粉尘(如泥煤、松香、铝粉、亚麻等)在空气中的浓度只有在达到某一范围内时才会发生爆炸，这个爆炸范围的最低浓度叫做爆炸下限，最高浓度叫做爆炸上限。粉尘的粒径越小，比表面积越大，粉尘和空气的湿度越小，爆炸危险性越大[21]。
要发生粉尘爆炸必须具备以下几个条件[22]：
（1） 物质必须是可燃的。几乎所有干燥的非稳定氧化物或氧化物的混合物都是可燃的。可燃物包括天然有机物(如粮食和糖)和人工合成有机物(如塑料、染料和药品)。当然，金属粉末和煤粉也能燃烧。常见物质中不能燃烧的只是极少数，包括水泥、沙子和石灰石，这几种物质都是处于完全氧化的稳定化学状态中。可以按照爆炸能力对物质进行分类。
（2） 粉尘粒子还必须具有合适的粒径和分布状态。粒径越小，并在粒子周围有足够助燃空气，粒子就越易燃烧。这些条件很容易具备。
（3） 粉尘爆炸的另一个必备条件是引燃源。如：阴燃的小物体、焊接电孤、火柴的火焰、热轴承、干燥器和加热器、电力和静电火花、机械碰撞等。
2.2 粉尘爆炸的特点
（1） 燃烧速度和爆炸压力比气体爆炸小，然而，燃烧时间长，产生的能量大，故其破坏力也大，产生的能量较高的时候为气体爆炸时的几倍，温度可上升到2000~3000℃。
粉尘爆炸首先是爆炸压力先行，延迟1/l0s-2/10s火焰便出现。火焰传播速度在常温、常压下，其初期速度为2m/s-3m/s。由于燃烧粉尘的膨胀，压力上升速度快，并因爆炸火焰产生的压力，速度增为300m/s左右，随着火陷速度上升，压力上升速度加剧。总之，压力速度比起火焰速度要快得多，利用这一点，可以设计出爆炸抑制装置[23]。
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