Page 194 - 《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

SA@Al。随着燃料和氧气逐渐消耗，爆炸反应逐渐达到平衡，不同浓度的 SA@Al 爆炸温度均逐渐趋向
平稳，粉尘浓度为 250、500、750 和 1 000 g/m 的 3 10% SA@Al 的平衡温度分别为 4 297、4 427、4 380 和
4 256 K，可见当粉尘浓度为 500 g/m 时，SA@Al 爆炸平衡温度最高。
3
0.10

R2, Al+O 2 ⇌AlO+O 0.12 R2, Al+O 2 ⇌AlO+O
0.08 R5, Al 2 O 3 ⇌Al 2 O 2 +O 0.09 R5, Al 2 O 3 ⇌Al 2 O 2 +O
Temperature sensitivity 0.06 R20, AlOH⇌AlO+H Temperature sensitivity 0.06 R20, AlOH⇌AlO+H
R10, AlO 2 ⇌AlO+O
R10, AlO 2 ⇌AlO+O
R11, Al 2 O⇌AlO+Al
R11, Al 2 O⇌AlO+Al
R22, C 4 H 9 ⇌C 2 H 4 +C 2 H 5
R22, C 4 H 9 ⇌C 2 H 4 +C 2 H 5
0.04
0.03
0.02
−10
t 0 =6.71×10 s 0 t 0 =3.24×10 s
−10
0
10 −17 10 −15 10 −13 10 −11 10 −9 10 −7 10 −5 10 −17 10 −15 10 −13 10 −11 10 −9 10 −7 10 −5
Time/s Time/s
(a) 250 g/m 3 (b) 500 g/m 3
0.12
R2, Al+O 2 ⇌AlO+O 0.12 R2, Al+O 2 ⇌AlO+O
R5, Al 2 O 3 ⇌Al 2 O 2 +O 0.09 R5, Al 2 O 3 ⇌Al 2 O 2 +O
0.09
Temperature sensitivity 0.06 R20, AlOH⇌AlO+H Temperature sensitivity 0.06 R20, AlOH⇌AlO+H
R10, AlO 2 ⇌AlO+O
R10, AlO 2 ⇌AlO+O
R11, Al 2 O⇌AlO+Al
R11, Al 2 O⇌AlO+Al
R22, C 4 H 9 ⇌C 2 H 4 +C 2 H 5
R22, C 4 H 9 ⇌C 2 H 4 +C 2 H 5
0.03
0.03
−10
−10
0 t 0 =3.18×10 s 0 t 0 =1.02×10 s
10 −17 10 −15 10 −13 10 −11 10 −9 10 −7 10 −5 10 −17 10 −15 10 −13 10 −11 10 −9 10 −7 10 −5
Time/s Time/s
(c) 750 g/m 3 (d) 1 000 g/m 3
图 13 不同粉尘浓度的 10% SA@Al 粉尘爆炸过程中的温度敏感度变化
Fig. 13 Variation of temperature sensitivity during explosion of 10% SA@Al dust at different dust concentrations

由 于 快 速 升 温 阶 段 的 主 要 反 应 R2、 R11、
0.18
R10 和缓慢升温阶段的主要反应 R5、R11 均与 250 g/m 3
0.15 500 g/m 3
O 自由基密切相关，为进一步分析爆炸升温过程 750 g/m 3
中的基元反应动力学特征，给出了不同粉尘浓度 0.12 1 000 g/m 3
下 10% SA@Al 爆炸过程中的 O 自由基含量变 Mole fraction/% 0.09
化和敏感度分析，如图 14 和 15 所示。从图 14 0.06
可以看出：一方面，粉尘浓度越高，O 自由基在 0.03
−9
−8
10 ～10 s 内的产生速度越快，但当粉尘浓度高
0
于 500 g/m 时，由于 O 含量的限制，O 自由基浓
3
2
10 −11 10 −10 10 −9 10 −8 10 −7 10 −6 10 −5
度的增长速率相差无几；另一方面，随着粉尘浓 Time/s
度的增大，O 自由基开始缓慢增长的时间节点在
图 14 不同粉尘浓度的 10% SA@Al 粉尘
不断提前，这是因为氧气含量受限以及浓度的增 爆炸过程中的 O 自由基含量变化
大加快了反应进程。从图 15 可以看出，O 自由 Fig. 14 Variation of O radical content during the explosion
基主要来自于 R2（Al+O 2 ⇌ AlO+O），粉尘浓度逐 of different dust concentrations of 10% SA@Al dust
步增大，氧气主要被 R2 所消耗，R4（AlO+O 2 ⇌ AlO +O）的敏感度系数不断减小，当粉尘浓度为 1 000 g/m 3
2
时，R4 对 O 自由基含量变化的贡献度已低于 R11（Al O ⇌ AlO+Al）而未在图中显示出来。此外，结合
2

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