超细SiO2与NaHCO3粉体对甲烷/空气预混火焰传播的对比研究

本文主要探讨了超细惰性二氧化硅(SiO2)和活性碳酸氢钠(NaHCO3)粉体对甲烷/空气预混物爆炸层流火焰传播的影响。实验研究采用高速摄像和纹影系统作为主要技术手段，深入分析了两种不同性质粉体对火焰微观结构、传播速度以及爆炸压力增长过程的影响。 首先，对于超细SiO2粉体，实验发现添加少量该粉体可以增强火焰传播，特别是当施加量达到50克每立方米(g/m³)时，火焰传播速度显著增加，接近翻倍。然而，随着粉体浓度的进一步提高，至150 g/m³，其物理作用的抑制效果逐渐显现，抵消了因粉体施加引起的火焰扰动和吸热效应，火焰传播速度不再继续提升。 另一方面，超细NaHCO3粉体的加入则带来了截然不同的效果。它对火焰传播的抑制作用明显，火焰阵面呈现出蜂窝状结构，抑制效果与施加的NaHCO3质量浓度成正比。当NaHCO3的质量浓度达到150 g/m³时，甚至能够完全抑制爆炸火焰的发生。此外，与SiO2不同，施加NaHCO3粉体后，爆炸压力的增长进程明显减缓，显示出NaHCO3在抑制火焰的同时也对压力控制起到了积极作用。 这项研究揭示了超细粉体在甲烷/空气预混物爆炸燃烧中的双重作用：一方面通过颗粒碰撞促进燃烧，另一方面通过吸收热量和改变燃烧结构来抑制火焰传播。这种理解对于理解和控制爆炸过程，特别是在安全工程领域，具有重要的实际应用价值，有助于优化粉体的使用策略以降低风险。