粉尘爆炸特性测量方案.docx
硼酚醛树脂粉末的爆炸极限及爆炸强度参数测试方案1、测试需求某企业需要测量硼酚醛树脂粉末样品的爆炸下限Cmin、爆炸上线C1ax最大爆炸压力Pmax以及爆炸指数Kst。测试标准依据GB/T 16426-1996粉尘云最大爆炸压力和最大压力上升速率测定方法以及GB/T 16425-2018粉尘云爆炸下限浓度测定方法。2、详细测量内容（1）待测粉尘样品的理化特性测量分析明确待测粉尘样品的理化特性是开展爆炸特性测量的基础。测量待测粉尘的粒径分布、微观形貌，并开展粉尘的热重分析，为后续理解粉尘爆炸特性提供基础数据。（2）待测粉尘样品的最大爆炸压力Pmax及爆炸指数Kst以粉尘浓度。为自变量，通过开展不同浓度下的粉尘爆炸实验，获得不同浓度C对应的粉尘爆炸压力Pex以及压力上升速率（dPdf）ex,继而得到该粉尘样品的最大爆炸压力Pmax、（dP/dOmax,并计算得到粉尘爆炸指数Kst。（3）待测粉尘样品的爆炸下限Cmi以及爆炸上线Cmax以粉尘浓度。为自变量，通过开展不同浓度下的粉尘爆炸实验，获得粉尘不能发生爆炸的最小浓度和最大浓度，即为粉尘样品的爆炸下限及爆炸上限。3、实验组数预估在开展爆炸特性测试时，需要不断改变粉尘浓度。依据以往测试经验，拟初步设定的实验浓度及组数见表1。依据选定常见粉尘爆炸压力较高的500gm3浓度作为起始浓度，以两侧变化的方式依次向高浓度、低浓度开展测试，逐渐逼近爆炸下限Cmin及爆炸上限Gnax。同时基于测量得到的压力曲线，确定最大爆炸压力Pmax,爆炸指数Kt等。考虑到爆炸实验的重复性，每种浓度下的实验拟重复开展3次。考虑到找上限实验的次数以及裕量，总实验次数在60次左右表1测试浓度初步方案编号浓度 C( gm3)测量数据重复次数总次数1500压力曲线332600压力曲线363400压力曲线394800压力曲线3125300压力曲线3156900压力曲线3187200压力曲线32181000压力曲线3249100压力曲线327101200压力曲线3301175压力曲线333121400压力曲线3361350压力曲线339141600压力曲线3421525压力曲线34516继续找上限压力曲线3484、费用预算测试费用预算。5、测试装置介绍拟在标准20L球形粉尘爆炸实验装置上开展上述测试。如图1、2为20L球形粉尘爆炸实验装置结构流程以及实物图，主要由爆炸容器主体、喷粉系统、点火系统、测量系统、控制及数据控制系统等组成。图1 20L球形粉尘爆炸测试实验装置流程图图2 20L球形粉尘爆炸测试实验装置形貌(1)爆炸主体容器20L球形爆炸容器主体结构如图3所示，为双层夹套球形结构，球形材料为不锈钢。实验过程中，防止爆炸容器的初始温度被每次实验后产生的残余热量改变，可在夹层内通入恒温水或油使容器内部温度稳定。球体顶端为螺栓连接的可拆卸法兰盖，用于试验前安装点火头和试验后清理容器内部粉尘残渣，底端与气粉两相罐相连。球体正面设有观察内部介质点火和爆炸火光的窗口，背面是主压力传感器。球体两侧安有与真空泵，排气阀及副压力传感器相连的四通阀和可拆卸的密封法兰盘。三通涧点火电极压力传感器图3爆炸主体容器示意图(2)扬尘系统扬尘系统主要包括储粉仓(容积0.6L),反射式分散喷嘴、气粉两相阀及压缩空气瓶。在粉尘爆炸准备阶段，仓内通入2MPa的高速气流，当计算机控制系统将气粉两相阀开启后，由于气粉两相罐与球体之间存在一定的压力差，使储粉仓内与高速气流混合的粉尘经过反射式分散喷嘴喷入球体，在球体内部瞬间形成具有一定浓度的湍流粉尘云，使粉尘在球体内部更好地实现施放与分散。(3)点火系统依据标准GB/T 16426的规定和标准E1226的推荐，采用化学点火的方式引爆粉尘。化学点火的组成和配比按照标准ISO 6184/1的相关规定，由错粉、硝酸专贝和过氧化钏组成，按质量比为4:3:3配比，化学反应方程式为：Zr + 0.262Ba(N3)2+ 0.404BaO2+ 0.143O2= 0.666BaO + ZrO2+ 0.262N2图5点火系统结构实物图(4)测量系统为了精确测量碳粉爆炸的特征参数，实验装置的球体上主压力传感器，副压力传感器及储粉仓上的传感器均采用PMC131型高频压力传感器，由德国Endress+Hauser公司生产制造，具有数据精确性高，长期稳定性好，过载能力强等多个特点。表2高频压力传感器的主要技术参数参数主压力副压力粉尘仓型号量程最大值允许过载精度等级工作电源采集频率PMC1310-2MPa3MPa120%0. 2512-35VDC5kHzPMC131-0. l-2MPa3MPa 120%0. 2512-35VDC5kHzPMC131-0. l-4MPa6MPa120%0. 2512-35VDC5kHz(5)控制及数据采集系统实验装置平台通过无线传输设备由计算机远程控制。实验前通过计算机内爆炸采集控制系统软件对实验的各个参数进行设置，实验后利用爆炸采集控制系统软件对采集到的实验数据进行处理，分析，从而得出粉尘爆炸后的压力-时间曲线图。
