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    物体是否会发生燃烧取决于其最小点火能,对于最小点火能的研究国内外有很多,付羽等人[2]提出最小点火能是一定浓度的可燃物体爆炸或者燃烧所需要的最小能量,它是一种衡量可燃粉尘爆炸危险性的重要参数。判断粉尘是否存在爆炸危险性,首先要对粉尘本身的最小点火能进行检测。47087

    可燃粉尘的最小点火能并非是一成不变的,它受到多方面因素的影响。任纯力等人[3]将影响最小点火能的因素按影响特性分为了两种,分别是单调因素以及极值因素。单调因素指的是点火能随着此类因素变化而发生单调变化,极值因素指的则是点火能随着此类因素变化而呈抛物线变化。单调因素有粉尘湿度等,极值因素有粉尘浓度等。

    李新光等人[4]在《粉尘云最小点火能测试方法的比较与分析》一文中详细的列举了影响最小点火能的主要因素有哪些,以及这些因素如何影响最小点火能。首先提到的是湍流度这个因素。当粉尘湍流度比较大的时候,在点火时刻会有很大的一部分的能量被带离点火区域,从而使得电火花的点火能力减弱。当湍流度小于某一个值的时候,最小点火能不再随湍流度的减小而变化,当湍流度大于这一值的时候,最小点火能随湍流度的增加以指数规律增加。任纯力等人还指出延迟时间对粉尘云最小点火能的影响与湍流度相同,延迟时间越长,粉尘的湍流度就越低。延迟时间对于最小点火能的影响如图1.1所示。

    延迟时间对最小点火能的影响

    图1.1 延迟时间对最小点火能的影响

    影响粉尘最小点火能的另一关键要素便是粉尘的浓度。粉尘浓度偏小时,其在点火区域内的颗粒数就少,燃烧所释放的能量就会偏低,从而不利于点火成功,也就是使粉尘的最小点火能上升了。然而并非浓度越高最小点火能也就越高,其对最小点火能的影响是呈抛物线变化的当超过最大值后反而呈现了下降的趋势。Nifuku和Katoh[5]通过实验证明:有利于点火成功的一个条件是在点火区域内的粉尘云中粉尘颗粒的间距足够小,燃烧颗粒的能量向未燃颗粒传播的速度较大。当浓度大到一定值后,虽然颗粒之间距离较小,但是参与燃烧的颗粒数目也变得很大,每个颗粒从点火源平均获得的能量变得很少,因此同样不利于点火成功。

    Radandt和 Drechsler[6]~[7]通过实验研究了粉尘湿度对于粉尘的最小点火能的影响。粉尘的最小点火能随着湿度的升高而急剧上升。在湿度较低时 (5% ~ 15%),对最小点火能的影响有时会相差一个数量级;而当湿度较大时 (>50%),可能会使一些粉尘云无法被点燃。文章还提出了粉尘云的湿度对最小点火能的影响包括两个方面:一是粉尘云的湿度会影响粉尘颗粒的分散程度,使参与点火的粉尘颗粒直径变大,影响粉尘云的粒度分布;二是由于粉尘云中水分的存在,水分的蒸发需要吸收热量,从而会影响所测得的最小点火能。

    在最小点火能的测量过程中,环境温度是不可忽视的一大因素,环境温度同样会影响可燃粉尘的最小点火能。当环境温度较高的时候,同时也提供了一定的能量,可燃粉尘的最小点火能便相对减少。W.Bartknecht[8]实验的出结论,环境温度每上升100℃,可燃粉尘的最小点火能下降1个数量级左右,对于含有挥发性成分的粉尘,由于温度升高,挥发性成分挥发,最小点火能反而会减小。

    秦涧,谭迎新[9]研究了四类粉尘的最小点火能。这四类粉尘分别为TNT粉、香精粉、铝粉、小麦淀粉。实验使用了Chillwort研制的粉尘云最小点火能测试仪,实验装置如图1.2所示。

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