Page 22 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 李 刚，等： 锂离子电池环境的建构物泄爆研究 第 9 期

始向外泄放，受限于过小的泄爆口径，仍有未燃 0.6
D=10.5 mm
的大量可燃混合气进行燃烧反应，容器内燃烧引 0.5 D=15.0 mm
D=21.2 mm
起 的 升 压 明 显 大 于 泄 放 引 起 的 减 压 ， 当 剩 余 0.4 D=30.0 mm
D=60.0 mm
BVG 燃尽时，出现第二个压力峰值，此峰值为最 Pressure/MPa 0.3
大超压峰值，此后压力迅速下降；当 D=15.0 mm
时，泄爆装置开启后，容器内燃烧引起的升压小 0.2
于泄放引起的减压，持续一段时间后，泄爆口处 0.1
的压力大于罐体内压力使得外界空气进入罐体， 0 50 100 150 200
反而提供氧气供剩余 BVG 燃烧，小幅度的加剧 Time/ms
了燃烧反应，使得升压大于泄放引起的减压，导
图 7 不同泄爆口径下 29.0% 体积浓度 BVG 容器内压力曲线
致容器内压力有所回升，当剩余 BVG 燃尽时，出 Fig. 7 Pressure curves of BVG vessels with 29.0% volume
现第二个压力峰值，但此压力峰值小于破膜压 concentration under different discharge diameters
力，此后压力迅速下降。
当 D=21.2、 30.0 和 60.0 mm 时 ， 容 器 内 压 力 曲 线 表 现 出 单 压 力 峰 值 特 点 。 此 波 峰 即 是 点 火 后
BVG 气体爆炸释放能量的破膜压力，也是容器内能达到的最大超压峰值。泄爆装置开启后，容器内外压

差 导 致 容 器 内 的 高 压 燃 烧 产 物 和 未 燃 尽 的 0.6
BVG 开始向外泄放。可以发现，随着泄爆口径
0.5
增大，泄放率增加，压力下降速率随之增加。
泄爆装置破裂压力峰值对应时刻为泄爆口
0.3
开启时间。从图 7 可知，随着泄爆口径的减小， p red /MPa 0.4 R =0.98
2
泄爆装置破裂所需能量增加，泄爆口开启时间延 0.2
长 。 泄 爆 口 最 早 开 启 时 间 为 D=60.0 mm 时 的 0.1
2 4 . 7 m s ， 最 晚 开 启 时 间 为 D = 1 5 . 0 m m 时 的 0
98 ms，时间延长幅度达到 296.8%。 10 20 30 40 50 60
D/mm
此外，为定量分析泄爆口径对 p d 的影响，
re
图 8 不同泄爆口径下 29.0% 体积浓度 BVG 的
对实验结果进行了拟合，得到 p (MPa) 随泄爆
red
p re 及拟合曲线
d
口径 D(mm) 的变化曲线，如图 8 所示，p re d 随泄 Fig. 8 p red and fitting curves of BVG at 29.0% volume
爆 口 径 的 升 高 有 明 显 的 降 低 ， 但 泄 爆 口 径 对
concentration under different discharge diameters
p re d 的影响逐渐减弱，呈现出指数衰减的关系：
0.6
p red = 0.893 4 e −0.050 88D +0.042 13 (1)
0.5
当泄爆口径小于 7.9 mm 时，p re d 接近 BVG
在 密 闭 空 间 发 生 爆 炸 时 的 p ， 说 明 在 容 积 为 0.4
max p red /MPa R =0.97
2
8 L 时，7.9 mm 口径以下的泄爆装置已难以有效 0.3
降低内压。 0.2
泄爆装置开启压力 p t 也是影响建构物泄爆 0.1
sta
的因素。因此，对 p -p sta t 关系的实验数据进行
red
拟合处理，得到 p （MPa）随 p （MPa）的变化曲 0 0.1 0.2 0.3 0.4
red
stat
线，如图 9 所示，其拟合公式为： p stat /MPa
图 9 不同 p sta 下 t 29.0% 体积浓度 BVG 的 p re 及拟合曲线
d
p red = 0.371 8ln(p stat +0.038 91)+0.938 6 (2)
Fig. 9 p red and fitting curves of BVG at 29.0% volume
由图 9 可知，p t 在较小范围内时，p d 随 p
sta re stat concentration under different p stat
升高显著提高，这是由于在 p sta t 较小时，随着 p stat
的升高，泄爆口打开时间越晚，容器内 BVG-空气混合气燃烧产生的高压气体生成率与未燃烧混合物的

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