图书分类号 X933 密级 非 密UDC 注1 621硕 士 学 位 论 文20L 球形密闭装置内惰性气体抑 制 瓦 斯 爆 炸 实 验 研 究王颖指导教师（姓名、职称） 胡双启 教授申请学位级别 工学硕士专业名称 安全技术及工程论文提交日期 2012 年 4 月 28 日论文答辩日期 2012 年 5 月 29 日学位授予日期_年 _ 月 _ 日论文评阅人赵金安 副教授 曹雄 教授答辩委员会主席 薛永强 教 授2012 年 6 月 3 日注 1：注明国际十进分类法 UDC的分类原 创 性 声 明本人郑 重 声 明 ： 所 呈 交 的 学 位 论 文 ， 是 本 人 在 指 导 教 师 的 指 导 下 ， 独立 进 行 研 究 所 取 得 的 成 果 。 除 文 中 已 经 注 明 引 用 的 内 容 外 ， 本 论 文 不 包 含其 他 个 人 或 集 体 已 经 发 表 或 撰 写 过 的 科 研 成 果 。 对 本 文 的 研 究 作 出 重 要 贡献 的 个 人 和 集 体 ， 均 已 在 文 中 以 明 确 方 式 标 明 。 本 声 明 的 法 律 责 任 由 本 人承担。论文作者签名： 日期：关于学位论文使用权的说明本人完 全 了 解 中 北 大 学 有 关 保 管 、 使 用 学 位 论 文 的 规 定 ， 其 中 包 括 ： 学 校 有 权 保 管 、 并 向 有 关 部 门 送 交 学 位 论 文 的 原 件 与 复 印 件 ； 学 校 可以 采 用 影 印 、 缩 印 或 其 它 复 制 手 段 复 制 并 保 存 学 位 论 文 ； 学 校 可 允 许 学位 论 文 被 查 阅 或 借 阅 ； 学 校 可 以 学 术 交 流 为 目 的 ， 复 制 赠 送 和 交 换 学 位论 文 ； 学 校 可 以 公 布 学 位 论 文 的 全 部 或 部 分 内 容 （ 保 密 学 位 论 文 在 解 密后 遵 守 此 规 定 ）。签 名： 日期：导师签名： 日期：中 北 大 学 学 位 论 文20L 球形密闭装置内惰性气体抑制瓦斯爆炸实验研究摘要预 防 、 控 制 瓦 斯 爆 炸 事 故 ， 是 实 现 煤 矿 安 全 生 产 的 关 键 ， 如 何 有 效 地 把 爆 炸 范 围 和可 能 造 成 的 破 坏 限 制 在 最 小 程 度 上 ， 一 直 是 安 全 工 作 者 关 注 的 焦 点 。 惰 性 气 体 抑 爆 技 术能 够 预 防 或 抑 制 爆 炸 灾 害 ， 是 人 们 研 究 的 重 要 课 题 之 一 。 爆 炸 事 故 所 产 生 的 危 害 主 要 表现 在 爆 炸 压 力 造 成 的 破 坏 上 ， 所 以 对 气 体 爆 炸 压 力 及 相 关 参 数 的 变 化 规 律 进 行 深 入 、 系统 的 研 究 ， 有 助 于 为 进 一 步 提 出 可 行 的 防 爆 、 抑 爆 措 施 提 供 依 据 。本 文 采 用 改 进 的 20L 密 闭 球 形 气 体 （ 液 体 蒸 气 ） 、 粉 尘 多 功 能 爆 炸 实 验 装 置 ， 进 行N2、 CO2 抑 制 甲 烷 -空 气 混 合 物 爆 炸 实 验 ， 通 过 分 别 改 变 CH4、 N2、 CO2 的 含 量 ， 对 瓦 斯爆 炸 特 性 （ 爆 炸 极 限 、 爆 炸 压 力 、 爆 炸 压 力 上 升 速 率 ） 进 行 实 验 研 究 ， 对 比 研 究 惰 性 气体 N2 和 CO2 对 瓦 斯 爆 炸 特 性 的 影 响 ， 为 预 防 和 控 制 瓦 斯 爆 炸 事 故 提 供 理 论 依 据 。实 验 结 果 表 明 在 本 文 所 采 用 的 实 验 条 件 下 甲 烷 爆 炸 极 限 范 围 为 5%-14%， 在 甲 烷 爆炸 极 限 范 围 内 选 取 了 6 种 不 同 浓 度 的 甲 烷 ， 对 其 爆 炸 压 力 进 行 了 实 验 研 究 ， 结 果 表 明 甲烷 的 爆 炸 浓 度 为 10%时 ， 甲 烷 的 爆 炸 压 力 和 爆 炸 压 力 上 升 速 率 均 最 大 。 加 入 CO2 对 CH4和 空 气 混 合 气 体 的 爆 炸 极 限 范 围 的 影 响 比 加 入 N2 的 影 响 大 ， 且 当 CH4 浓 度 一 定 时 ， 随着 N2、 CO2 浓 度 的 增 加 ， 每 个 CH4 浓 度 下 的 最 大 爆 炸 压 力 和 最 大 爆 炸 压 力 上 升 速 率 均减 小 ， 这 说 明 N2、 CO2 对 CH4 的 爆 炸 压 力 有 明 显 的 抑 制 作 用 ， 且 当 N2、 CO2 的 浓 度 分别 达 到 32%和 22%后 ， CH4 将 不 再 发 生 爆 炸 ； 在 相 同 浓 度 的 惰 性 气 体 条 件 下 ， 加 入 CO2抑 爆 比 加 入 N2 抑 爆 对 CH4 最 大 爆 炸 压 力 的 影 响 更 加 明 显 ， 说 明 CO2 的 抑 爆 效 果 优 于 N2的 抑 爆 效 果 。关键词：密 闭 球 形 ， 瓦 斯 爆 炸 ， 惰 性 气 体 ， 抑 爆中 北 大 学 学 位 论 文Experimental study of the characteristic of gas explosion in 20 Lspherical hermetic deviceAbstractFor the worker in mines safety, the key point of mine safety is to prevent and controlthese disasters, which sat focus on effectively limiting the explosion area and the damages tothe least degree. The inert gas bringing explosion suppression will be the focus of studying.The damages caused by explosions are majorly appeared as the destruction from the explosionpressure. Starting from the point of gas explosion pressure and the changing regulation ofrelated parameters, a deep and systematic research will provide a further step of proofs forprobable explosion-proof measures.This article uses newly 20L spherical hermetic device which is multi-functional ofexperimenting with gas, liquid vapors and dust. In this device, the expereriment of controllingthe explosion of methane combustion by N2、 CO2 . Through changing the percentage of CH4、N2、 CO2, some explosive features such as explosion limits, explosion pressure and theexplosion rate of pressure rising can be studied in the comparison with the inert gas influenceon the explosion to provide theoretical supports for the gas explosion-proof and controlling.Ranging from 5% to 14%, methane with different concentration are used in thisexperiment. Under this condition, when the explosive concentration of methane is 10%, thenumbers of explosive pressure and explosion rate of pressure rising are the biggest one. Theadding of CO2 to the methane combustion influences more than that is influenced by theadding of N2. when the concentration of CH4 is fixed, the biggest explosive pressure and therate of the rising of the explosion pressure decrease for under the six kinds of densities alongwith the increasing of the N2、 CO2. This shows that the N2、 CO2 will indeed suppress theexplosion of the CH4. when the concentration of N2、 CO2 respectively reach to 32% and 22%,中 北 大 学 学 位 论 文CH4 will not explode any more. With the same concentration of the inert gas, the adding ofCO2 will suppress CH4 more than adding N2, which describes that CO2 is more effective thanN2 as an explosion suppression gas.Keywords： Spherical hermetic device ,Gas explosion, Inert gas ,Explosion suppression中 北 大 学 学 位 论 文目 录1 绪 论 . 11.1 选 题 的 背 景 和 意 义 . 11.2 国 内 外 研 究 现 状 . 21.3 本 课 题 的 研 究 方 法 和 研 究 内 容 .