Page 190 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

第 45 卷 黄钰雄，等： 硬脂酸包覆铝粉爆炸火焰传播机理研究 第 9 期

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的粒子密度较小，火焰连续性和饱满度较低，亮度较暗。当粉尘浓度为 500 g/m 时，爆炸火焰饱满度最
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高，火焰传播至燃烧管顶端的时间最短。当粉尘浓度增大至 750 和 1 000 g/m 时，火焰前期发展较缓慢，
亮度较低，火焰颜色类似硬脂酸爆炸火焰，火焰发展到中后期，燃烧强度增大，管道上半部分火焰局部亮
度明显。此外，与图 7 和 9 相比，10% SA@Al 粉尘云爆炸火焰的连续性和火焰形态的饱满度显著优于
15% SA@Al，略优于 5% SA@Al，表明此包覆浓度下硬脂酸包覆层良好地激发了铝的爆炸活性，对铝爆
炸反应的促进作用最强。

600 mm 600 mm

400 mm 400 mm

200 mm 200 mm

0 mm 0 mm
8 ms 18 ms 28 ms 38 ms 48 ms 58 ms 68 ms 78 ms 88 ms 98 ms 108 ms 118 ms 25 ms 30 ms 35 ms 40 ms 45 ms 50 ms 55 ms 60 ms 65 ms 70 ms 75 ms 80 ms

(a) 250 g/m 3 (b) 500 g/m 3
600 mm 600 mm

400 mm 400 mm

200 mm 200 mm

0 mm 0 mm
10 ms 17 ms 24 ms 31 ms 38 ms 45 ms 52 ms 59 ms 66 ms 73 ms 80 ms 87 ms 35 ms 41 ms 47 ms 53 ms 59 ms 65 ms 71 ms 77 ms 83 ms 89 ms 95 ms 101 ms

(c) 750 g/m 3 (d) 1 000 g/m 3
图 8 不同粉尘浓度的 10% SA@Al 粉尘云爆炸火焰传播行为
Fig. 8 Flame propagations of 10% SA@Al dust clouds with different dust concentrations
图 9 给出了不同粉尘浓度下 15% SA@Al 粉尘云火焰的传播过程，与 5% SA@Al 和 10% SA@Al
粉尘云火焰相比较，各粉尘浓度下，15% SA@Al 粉尘燃烧强度均大幅降低。这是因为：在高包覆浓度之
下，包覆层热解产生的短链烷烃类气相组分增加，形成的预混可燃气体主导了粉尘云的燃烧过程，使得
火焰亮度大幅减弱；且粉尘浓度越大，粉尘颗粒和包覆层热解吸收的燃烧热增加，粉尘云燃烧不充分，对
Al 核的爆炸燃烧火焰发展具有一定的抑制作用。当粉尘浓度低于 500 g/m 时，随着粉尘浓度逐渐增大，
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爆炸火焰亮度略有提升，火焰饱满度及连续性有所增强；当粉尘浓度继续增大到 750 和 1 000 g/m 时，火
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焰亮度显著降低，火焰传播连续性及火焰饱满度均大幅减弱。相比之下，当粉尘浓度为 500 g/m 时，爆
炸火焰能够自持传播至燃烧管顶端，且火焰连续性较强。
此外，从图 6～9 可知，铝粉表面包覆不同浓度的硬脂酸后，SA@Al 的火焰亮度和饱满度均有所下
降，火焰前锋扩散程度逐渐减小。这可能是由于包覆浓度的增大使得硬脂酸的热解燃烧对铝爆炸的干
预作用逐渐加强，由铝粉燃烧驱动的扩散火焰逐渐转变为由硬脂酸燃烧驱动的预混气相火焰 [18] 。
图 10 给出了不同粉尘浓度下的 Al、5% SA@Al、10% SA@Al 和 15% SA@Al 粉尘云爆炸火焰传播
速度曲线。从图 10(a) 可以看出，Al 火焰传播速度随粉尘浓度增大呈现先升高后降低的变化趋势，粉尘
浓 度 为 750 g/m 的 3 Al 粉 尘 火 焰 的 传 播 速 度 明 显 高 于 其 他 3 种 浓 度 ， 且 平 均 火 焰 传 播 速 度 最 大 ， 为
5.77 m/s，火焰传播最快。从图 10(b) 和 (c) 可以看出，5% SA@Al 和 10% SA@Al 火焰的传播速度亦随粉

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