Page 67 - 《爆炸与冲击》2026年第2期

第 46 卷 葛 雨，等： 掺氨量对管道氨气-氢气-空气预混气体爆燃特性的影响 第 2 期

率降低，导致燃烧混合物的生成率和泄放率差值 0.5
60
p 3
变小，p 逐渐减小。同时，管外为开放环境，泄爆 dp 3 /dt
3
引发的管外二次爆炸产生的能量除了向管内传 0.4 50
播，也向周围环境中释放，在开放环境中反应继
续 消 耗 了 一 部 分 能 量 ， 在 φ=35%， 40%， 45%， (dp 3 /dt)/(kPa·ms −1 ) 0.3 40 p 3 /kPa
50%，55%，60%，65%，70% 的 8 组工况实验中，表
现为 p ＞p 。在 φ=70% 升到 75% 区间，随着难 0.2 30
1
2
燃氨含量的升高，自由基产量和体积热释放速率
0.1
方面，反应性降低，p 发生较大幅度的变化，在 40 50 60 70 80 90
1
φ/%
φ=75% 时显著降低，使得 p ＜p 。p 随着 φ 的升
3
1 2
高持续降低，难燃氨的存在有效抑制了氢气的爆 图 12 不同 φ 条件下管内 p 3 和 dp 3 /dt 的变化趋势
燃效果。 Fig. 12 Trend of p 3 and dp 3 /dt in the duct at different φ
如 图 1 2 所 示 ， p 3 随 着 φ 变 化 的 趋 势 ， 当
45%≤φ≤70% 时快速降低，当 70%≤φ≤85% 时缓慢下降，dp /dt 为形成第 3 个峰值的最大升压速率，随
3
着 φ 的增大总体上表现为减小的趋势，这是由于增加氢量能有效点燃燃料混合物，在管内反应时产生足
够的热量，保持稳定的火焰，而随着 φ 的增大，较少的氧化剂排出与燃料结合，效果减弱 [45] ，燃料反应性
降低，从而导致 dp /dt 降低。
3
2.3 不同 φ 对预混气体管外爆燃压力的影响
在研究氨浓度对氨气-氢气-空气预混气体爆炸特性的影响时，研究外部火焰压力的变化是一项必不
可少的工作。外部压力由设置在管道中轴线上距泄爆口左侧 0.5 m 的压力传感器所记录。图 13 是不同
掺氨量工况下，压力传感器所记录的压力时程曲线。

100 30
30%
0 20 35%
40%
Overpressure/kPa −200 Overpressure/kPa 0
10
−100
Magnification

−300
30%
35% −10
40% −20
−400
−30
0 100 200 300 400 500 600 0 25 50 75 100 125
Time/ms Time/ms
(a) φ=30%, 35%, 40%
100 30
45%
50%
0 20 55%
Overpressure/kPa −100 Magnification Overpressure/kPa 10 0

−200

−300 45% −10
50%
55% −20
−400 −30
0 100 200 300 400 500 600 0 25 50 75 100 125
Time/ms Time/ms
(b) φ=45%, 50%, 55%

022104-9
−50
−100
−150
−10
−200
−250 −20
−300 −30

φ