数字模拟研究煤灰对气体爆炸压力过高的影响

科学领域:

• 计算流体动力学的流体动力学.
• 化学工程是化学工程的组成部分.
• 采矿安全工程 采矿安全工程

背景情况:

• 气体和煤尘爆炸在采矿环境中构成重大风险.
• 了解气体和煤尘之间的相互作用对于防止爆炸至关重要.
• 之前的研究已经确定了煤灰有可能加剧气体爆炸的可能性.

研究的目的:

• 为了数值地研究煤灰对气体爆炸过压的影响.
• 为了验证气体和煤尘爆炸动态的数学模型.
• 为了确定煤灰度,等效比率和爆炸强度之间的关系.

主要方法:

• 使用Ansys Fluent 2023 R1.1进行数值模拟.
• 模型与来自专用测试系统和文献的实验数据的模型验证.
• 基本和工业分析用于确定静态度度.
• 开发实际煤灰质量度和等效比率转换公式.

主要成果:

• 数值模型与实验和文献数据进行了验证.
• 开发了一种公式来计算参与爆炸的煤尘的实际质量度.
• 煤尘在甲度低于静态度水平 (9.5%甲) 的情况下会增强爆炸强度.
• 煤尘在甲度等于或高于石化度水平时会抑制爆炸.
• 具有7.5%甲的最大爆炸压力发生在200g/m3脂肪煤尘下.
• 较小的煤尘颗粒大小导致更高的爆炸压力.
• 煤炭变形的较低程度 (例如,煤) 会导致更高的爆炸过压.

结论:

• 这项研究成功地模拟了煤尘对气体爆炸过压的影响.
• 这些发现凸显了甲度在确定煤尘的影响中的关键作用.
• 煤尘的反应性和颗粒大小显著影响爆炸的严重性.
• 煤炭变形的程度与爆炸过压相反相关,变形较少的煤炭更危险.