Page 184 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

第 45 卷 第 9 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 45, No. 9
2025 年 9 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Sept., 2025

DOI：10.11883/bzycj-2024-0268

硬脂酸包覆铝粉爆炸火焰传播机理研究 *

1
1
1,2
黄钰雄 ，郭 瑞 ，秦 江 ，牛艳杰 ，徐 畅 ，张新燕 1,3,4
1
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（1. 山东科技大学安全与环境工程学院，山东 青岛 266590；
2. 西安科技大学安全科学与工程学院，陕西 西安 710054；
3. 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地，山东 青岛 266590；
4. 青岛市生产安全火灾事故智能控制工程中心，山东 青岛 266590）
摘要： 为了探究包覆铝粉爆炸火焰的发展演化规律和传播机理，采用溶剂蒸发法制备了壳-核结构硬脂酸包覆铝
粉（SA@Al），利用改进的哈特曼管进行实验，研究粉尘浓度对 5%、10% 和 15% 包覆浓度 SA@Al 粉尘爆炸火焰传播特
性的影响；同时采用 CHEMKIN-PRO 软件模拟分析其气相爆炸反应动力学特征，从而揭示 SA@Al 爆炸火焰传播机
理。结果表明，随着粉尘浓度的增大，5%、10% 和 15% 包覆浓度 SA@Al 粉尘爆炸火焰的饱满度和连续性均先增强后
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减弱，平均火焰传播速度均呈先增大后减小的趋势，当粉尘浓度为 500 g/m 时火焰传播速度均达到最大。相比而言，
3
纯铝粉爆炸火焰传播速度在 750 g/m 时达到最大，表明硬脂酸包覆层促进了铝粉爆炸火焰的传播。此外，各粉尘浓度
下，10% 包覆浓度 SA@Al 爆炸火焰最剧烈，平均火焰传播速度最大。SA@Al 爆炸火焰升温主要包括快速升温和缓慢
升温 2 个阶段，快速升温阶段 R2、R11 和 R10 的温度敏感性较高，缓慢升温阶段 R5、R11 的温度敏感性较高。粉尘浓
度对缓慢升温阶段的温升速率影响显著，使得 500 g/m 时 3 SA@Al 的爆炸平衡温度最高。硬脂酸包覆层的燃烧促进了
铝核的氧化，使爆炸反应得以强化，但过高的粉尘浓度会导致 O 自由基受限，在一定程度上削弱反应强度。
关键词： 包覆铝粉爆炸；粉尘浓度；火焰传播；化学反应动力学
中图分类号： O389; X932 国标学科代码： 13035 文献标志码： A

Study on the mechanism of explosion flame propagation of
aluminum powder coated with stearic acid

1,2
1
1
1
1
HUANG Yuxiong , GUO Rui , QIN Jiang , NIU Yanjie , XU Chang , ZHANG Xinyan 1,3,4
（1. College of Safety and Environmental Engineering, Shandong University of Science and Technology,
Qingdao 266590, Shandong, China;
2. College of Safety Science and Engineering, Xi᾿an University of Science and Technology, Xi᾿an 710054, Shaanxi, China;
3. Mine Disaster Prevention and Control-Ministry of State Key Laboratory Breeding Base,
Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, Shandong, China;
4. Qingdao Intelligent Control Engineering Center for Production Safety Fire Accident, Qingdao 266590, Shandong, China）

Abstract: To investigate the explosion flame development and propagation mechanism of coated aluminum powder, a shell
and core structure of stearic acid-coated aluminum powder (SA@Al) was prepared using the solvent evaporation method. The
influence of dust concentration on the explosion flame propagation characteristics of SA@Al dust with coating concentrations
of 5%, 10%, and 15% was experimentally studied using an improved Hartmann tube. Flame propagation behavior was
observed through high-speed photography, and the flame propagation velocity was calculated. The kinetic characteristics of the
gas-phase explosion reaction were analyzed using CHEMKIN-PRO software to reveal the mechanism of SA@Al dust

* 收稿日期： 2024-08-06；修回日期： 2025-01-09
基金项目： 国家自然科学基金（51904170）；国家重点研发计划（2023YFC3010604）；山东省自然科学基金（ZR2024ME195）
第一作者： 黄钰雄（1997－ ），男，硕士研究生，haq10060101@163.com
通信作者： 张新燕（1987－ ），女，博士，副教授，xyzhang_safety@sdust.edu.cn

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