Page 56 - 《爆炸与冲击》2026年第2期

第 46 卷 夏远辰，等： 含甲基膦酸二甲酯的细水雾对氢-空气爆炸的影响机制 第 2 期

⇌ HPO +H O 反应正向进行捕捉 OH∙和 H∙生成 H O。综上所述，HOPO∙、HOPO ∙、HPO ∙、
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PO(OH) +H 2 2 2 2 2
PO(OH) ∙和 PO(H)(OH)∙通过主导正向反应方向与 H∙、OH∙结合生成 H 和 2 H O 等稳定的化合物，进而达
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到降低燃烧系统反应活性的目的，实现高效的化学抑制效果。此外，夏远辰 [33] 已经详细分析了细水雾通
过蒸发吸热以及降低 O∙、H∙和 OH∙的浓度抑制氢-空气爆炸的过程，本文不再赘述。基于上述分析可知，
O=P(CH )(OCH ) 在氢-空气燃烧过程中分解的活性基团对 H∙和 OH∙的捕获作用是化学抑制效应的主要
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机制，蒸发吸热以及稀释氧气浓度是物理抑制效应的主要机制。

H 2 PO[OH] 2
+H· 5.1%
+H·
29.8%
+H· 8.8%
+OH·/H·
76.8% +H· 40.8%
HOPO 2
HPO 2
+H· 4.1% +H·/OH· 29.8%/3.9% +H· 2.7% 4.6%
+H·
+OH· 5.9%
+OH· 8.8%

+OH· 1.6% HOPO
H 2 O PO[H][OH]
图 11 含磷活性基团作用于氢燃烧过程的反应路径
Fig. 11 Reaction path between the interaction of phosphorus-containing active groups on hydrogen combustion process

4 结 论

通过开展密闭空间内的含 O=P(CH )(OCH ) 的细水雾抑制氢-空气爆炸的试验和化学动力学研究，
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揭示了含 O=P(CH )(OCH ) 的细水雾抑制氢-空气爆炸的机理，得到的主要结论如下。
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(1) 含 O=P(CH )(OCH ) 的细水雾促使氢-空气火焰细胞状结构增多，增强了火焰的不稳定性，此外，
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Φ=0.8, 1.0, 1.5 工况下氢-空气郁金香火焰消失。含 O=P(CH )(OCH ) 的细水雾使火焰锋面呈现波纹状结
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构，有效降低了氢-空气混合物的平均火焰传播速度，进而衰减爆炸强度。
(2) 从超压峰值以及压力峰值出现时刻来看，随着氢-空气当量比的升高，含 O=P(CH )(OCH ) 的细
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水雾对氢-空气爆炸的抑制效果减弱；一方面含 O=P(CH )(OCH ) 的细水雾通过降低层流燃烧速度抑制
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爆炸超压，另一方面增强火焰的失稳特性增大爆炸超压，含 O=P(CH )(OCH ) 的细水雾的最终抑制效果
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取决于上述 2 种作用的耦合效果。
(3) 含 O=P(CH )(OCH ) 的细水雾通过物理和化学效应抑制氢-空气爆炸。其中细水雾基于火焰前
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沿冷却效应和物理稀释效应抑制爆炸，O=P(CH )(OCH ) 基于分解后产生的 HOPO·、HOPO ·、HPO ·、
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PO(OH) ·和 PO(H)(OH)·等活性自由基捕捉 H·和 OH·，生成 H 和 2 H O 等稳定化合物，实现氢-空气爆炸的
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有效抑制。
参考文献：
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[2] WEI R C, LAN J M, LIAN L P, et al. A bibliometric study on research trends in hydrogen safety [J]. Process Safety and
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