PMMA微粒子云中传播火焰的基本结构.pdfVIP

第3卷第 1期 热 科 学 与 技 术 VO1．3No．1 2004年3月 JournalofThermalScienceandTechnology M ar．2004 文章编号 ：1671—8097(2004)01．0076．05 PMMA微粒子云中传播火焰的基本结构 孙 金 华 (中国科学技术大学 火灾科学国家重点实验室。安徽 合肥 230026) 摘要：以揭示可燃粉尘云中传播火焰的基本结构和燃烧反应区的反应特性为目的，用CCD和高速摄像仪拍 摄了PMMA粉尘云中传播火焰的自发光和粒子的激光散射图片，结合离子探针和微细热电偶测试技术，根据 实测结果分析 了有机可燃物PMMA粉尘云中传播火焰的基本结构；揭示 了燃烧反应区的反应特性、反应强度 分布规律和温度分布规律。 关键词：PMMA粉尘云；火焰结构；燃烧反应区；发光区 中图分类号 ：0642．3 文献标识码 ：A 子和气体的运动规律、可燃微粒子的燃烧特性等 0 前 言 方面的研究还比较少 ，不清楚的地方还很多 ]， 现代工业和交通工具大多以燃烧获取能量， 因此要从本质上构筑防止粉尘爆炸的根本对策还 其燃料是 以液体的石油类和固体的煤炭类为主 有一定的困难 。 体 。为了提高燃烧效率，一般的燃烧装置都是将液 在笔者以往的工作中，对金属粉尘爆炸的基 体燃料雾化、固体燃料微粒子化以后进行燃烧 ，如 础现象，特别是铁粉及铝粉云中火焰的传播机理、 果对液雾和微粒子群 的燃烧不能进行有 效地控 火焰 附近可燃微粒子和气体的运动规律、可燃微 制，燃烧波将有可能迅速发展成爆轰而酿成灾难。 粒子的燃烧特性等进行 了详细的研究E6~8]。本研 因此，充分了解和掌握液雾和微粒子群 的燃烧规 究以有机可燃物PMMA为代表，就 PMMA粉尘 律和特性是非常必要的。 云中传播火焰 的基本结构，燃烧反应区的强度分 粉尘爆炸是重大工业灾害之一 。由于可燃粉 布、温度分布等进行 了初步研究，得到了一些初步 尘与空气的混合物属于非均相体系，它与甲烷类 的结论。 可燃气与空气 的混合体系不同，再加上不同可燃 1 实验装置及实验方法 微粒子的物理化学特性相差很大 ，它们 的燃烧过 程非常复杂，关于粉尘云的燃烧特性、粉尘云中火 就粉尘爆炸的实验研究装置而言，根据其研 焰的传播机理等的基础研究还很不充分。目前，关 究的 目的不同而不同，目前主要采用哈特曼试验 于粉尘爆炸研究的绝大部分内容是粉尘爆炸发生 装置和 20L、1m。的标准球形密 闭容器。这些容 的难易程度 (最小点火能、爆炸浓度的上下限以及 器虽很适合测定粉尘爆炸 的上下限浓度、粉尘爆 最低氧浓度等)的判定和爆炸发生后的破坏作用 炸后的最大压力和压力上升速度等衡量粉尘爆炸 (最大爆炸压力、最大压力上升速度等)的评 的难易程度和爆炸后 的破坏能力，但要研究粉尘 价[1]。这些研究成果虽然在粉体制造业 的设计、 云中传播火焰的微观结构、可燃微粒子燃烧的微 安全管理上有着重要的指导意义，但是 ，关于粉尘 观过程等却不适合。为此 ，笔者研究开发了一种适 爆炸的基础现象 ，如可燃粉尘 云中传播火焰的微 合研究火焰微观结构及微粒子燃烧微观过程的开 观结构、火焰的成长规律、火焰附近可燃微粒