Page 187 - 《爆炸与冲击》2026年第8期

第 46 卷 第 8 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 46, No. 8
2026 年 8 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Aug., 2026

DOI：10.11883/bzycj-2025-0362

氢气/钛粉两相体系爆炸强度参数的变化规律 *

纪文涛 1,2,3 ，肖海利 1,2,3 ，吕先舒 1,2,3 ，侯振海 1,2,3 ，孟令宣 1,2,3 ，王雅歌 1,2,3 ，王 燕 1,2,3

（1. 河南理工大学安全科学与工程学院，河南 焦作 454000；
2. 河南省燃爆动力灾害预警与应急工程技术研究中心，河南 焦作 454000；
3. 煤炭安全生产与清洁利用省部共建协同创新中心，河南 焦作 454000）

摘要： 在钛基固态金属储氢技术应用及钛金属制品生产加工过程中极易形成氢气/钛粉两相体系，具有较高的爆
炸风险。为探究氢气/钛粉两相体系的爆炸特性，采用 20 L 球形爆炸装置，在氢气体积分数为 0%～30%、钛粉粉尘质
3
量浓度为 100～700 g/m 范围内，对氢气/钛粉两相体系爆炸强度参数的变化规律进行了研究，并结合爆炸产物，分析了
爆炸强度参数变化规律形成机理。结果表明，氢气的存在会显著影响钛粉的爆炸强度。总体上，不同粉尘浓度钛粉的
爆炸压力随氢气体积分数的增大先降低后升高再降低，当氢气体积分数为 4% 时降至最低，当氢气体积分数为 29% 时
升至最高；不同粉尘浓度钛粉的爆炸压力上升速率随氢气体积分数的增大先降低后升高，当氢气体积分数为 4% 时降
至最低，当氢气体积分数为 30% 时升至最高。氢气/钛粉两相体系的最大爆炸压力同样随氢气体积分数的增大先降低
后升高再降低，在氢气体积分数为 4% 时降至最低，在氢气体积分数为 29% 时达到峰值；最大爆炸压力上升速率随氢
气体积分数的增大先降低后升高，当氢气体积分数为 4% 时达到最小值，随后持续上升，在氢气体积分数为 30% 时达
到峰值。爆炸产物分析结果表明，低浓度氢气会导致或加剧钛粉的不完全氧化反应，进而导致钛粉爆炸强度降低；当
氢气体积分数增至临界值后，氢气的自主燃烧将促进钛粉与氮气之间的反应，并促使爆炸过程由异相燃烧向均相燃烧
转变，进而导致钛粉爆炸强度提高。
关键词： 钛粉；氢气；两相体系；爆炸压力；爆炸压力上升速率
中图分类号： O389 国标学科代码： 13035 文献标志码： A

Variation of explosion strength parameters in hydrogen/titanium
dust two-phase systems

JI Wentao 1,2,3 , XIAO Haili 1,2,3 , LYU Xianshu 1,2,3 , HOU Zhenhai 1,2,3 ,
MENG Lingxuan 1,2,3 , WANG Yage 1,2,3 , WANG Yan 1,2,3

（1. College of Safety Science and Engineering, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, Henan, China;
2. Explosion Dynamic Disaster Early Warning and Emergency Engineering Technology Research Center
of Henan Province, Jiaozuo 454000, Henan, China;
3. Collaborative Innovation Center of Coal Work Safety and Clean High Efficiency Utilization,
Jiaozuo 454000, Henan, China）

Abstract: The advancement of titanium-based solid-state hydrogen storage technologies and titanium manufacturing
processes inherently involves the formation of hydrogen/titanium dust hybrid mixtures, which present substantial explosion
hazards. To investigate the explosion behavior of such two-phase systems, this study systematically examined the variation
patterns of explosion intensity parameters in hydrogen/titanium dust hybrid systems using a standardized 20 L spherical

* 收稿日期： 2025-11-04；修回日期： 2025-12-16
基金项目： 国家自然科学基金（52374197，52474217）；河南省自然科学基金（252300421106）；河南省科技研发计划联合
基金（235200810079）；河南省高校科技创新团队（25IRTSTHN005）
第一作者： 纪文涛（1989－ ），男，博士，教授，jiwentao@hpu.edu.cn
通信作者： 王 燕（1982－ ），女，博士，教授，yanwang@hpu.edu.cn

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