絲瓜絡(luò)對(duì)甲烷/空氣預(yù)混氣體的阻火抑爆性能

賀云龍，張玉鐸，袁必和，陳先鋒，陳文濤,2，楊滿江，王 馨，陳公輕

（1. 武漢理工大學(xué)安全科學(xué)與應(yīng)急管理學(xué)院，湖北 武漢 430070；2. 中國(guó)職業(yè)安全健康協(xié)會(huì)，北京 100011；3. 中國(guó)船艦研究設(shè)計(jì)中心，湖北 武漢 430064）

作為重要能源及典型易燃易爆物質(zhì)，甲烷在工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，然而其一旦發(fā)生爆炸可能會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，因此研究甲烷爆炸抑制機(jī)理、研發(fā)高效的抑爆技術(shù)對(duì)保障工業(yè)安全生產(chǎn)具有重要意義。多孔材料因其內(nèi)部復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而具有良好的阻火性能和吸波減振特性，因此被廣泛應(yīng)用于阻火防爆領(lǐng)域。多孔材料按照材質(zhì)可分為金屬和非金屬多孔材料。國(guó)內(nèi)外對(duì)于多孔材料阻火抑爆性能的研究主要集中于填充長(zhǎng)度、填充位置和材料材質(zhì)等因素對(duì)現(xiàn)有多孔材料阻火抑爆性能的影響，以及不同結(jié)構(gòu)材料的抑爆性能，著重研發(fā)更加高效、低成本、裝填靈活的新型多孔材料。陳鵬等[1]研究了金屬絲網(wǎng)對(duì)甲烷-空氣預(yù)混氣體爆炸時(shí)的火焰淬熄和吸波減振效果，發(fā)現(xiàn)金屬絲網(wǎng)一方面表現(xiàn)出障礙物加速效果，使其超壓峰值增大，另一方面當(dāng)絲網(wǎng)達(dá)到一定層數(shù)時(shí)會(huì)使火焰淬熄。程方明等[2]研究了多孔材料放置于不同位置時(shí)對(duì)爆炸火焰?zhèn)鞑サ挠绊?，結(jié)果表明多孔材料作為障礙物增大了火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c邊緣長(zhǎng)度，縮短了傳播時(shí)間。崔洋洋等[3]研究了絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)容器管道開口系統(tǒng)氣體爆炸的影響，并通過(guò)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)隨著絲網(wǎng)層數(shù)的增加，最大泄爆壓力先增加后趨于穩(wěn)定。Joo 等[4]對(duì)比泡沫陶瓷與陶瓷球的抑爆能力，發(fā)現(xiàn)在管道中填充陶瓷球的抑爆性能優(yōu)于泡沫陶瓷。Wang 等[5]研究了多孔障礙物長(zhǎng)度與阻塞率對(duì)甲烷-空氣預(yù)混氣體燃燒的影響，發(fā)現(xiàn)氣體濃度一定時(shí)，火焰?zhèn)鞑ニ俣入S多孔障礙物間距及阻塞率的變化表現(xiàn)出抑制和增強(qiáng)兩種效果。Kitagawa 等[6]采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法研究了沖擊波在聚氨酯泡沫中的衰減效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)與非固定泡沫相比，沖擊波在固定泡沫中的動(dòng)量損失所產(chǎn)生的沖擊衰減效果更顯著。邢志祥等[7]研究了以聚丙烯為基體的非金屬多孔材料對(duì)管道超壓的抑制效果，并對(duì)填充密度和留空率對(duì)管道超壓的抑制關(guān)系進(jìn)行了擬合，提出降低留空率、增加填充密度可有效改善材料的阻火抑爆性能。張新等[8]通過(guò)對(duì)材料母粒進(jìn)行改性，制成聚丙烯阻隔抑爆材料，并對(duì)其阻火抑爆性能進(jìn)行測(cè)試，指出材料材質(zhì)是影響傳熱、吸波特性的主要因素。以上研究揭示了傳統(tǒng)材料的缺陷，例如：傳統(tǒng)金屬材料的密度高、易氧化，氧化后阻爆性能明顯下降；聚合物材料存在易燃、熔融物易黏附設(shè)備內(nèi)壁、力學(xué)性能差等缺陷。以上缺陷極大地限制了多孔材料在抑爆領(lǐng)域的應(yīng)用，迫切需要研發(fā)新型高性能多孔阻火抑爆材料。絲瓜絡(luò)作為生物質(zhì)材料，成本低廉，且其內(nèi)部是由多層絲狀纖維交織而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的力學(xué)性能，因此絲瓜絡(luò)可能具有優(yōu)異的阻火隔爆性能。

本研究以自主搭建的氣體爆炸管道實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)作為阻火隔爆測(cè)試平臺(tái)，改變絲瓜絡(luò)的填充長(zhǎng)度和填充位置，引燃甲烷體積分?jǐn)?shù)為9.5%的甲烷-空氣預(yù)混氣體產(chǎn)生爆炸沖擊波及火焰，根據(jù)火焰?zhèn)鞑D像、最大爆炸壓力、最大爆炸壓力上升速率和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊葏?shù)，探究絲瓜絡(luò)在不同填充工況下的阻火隔爆性能，基于多孔淬熄效應(yīng)和障礙物加壓效應(yīng)分析其作用機(jī)理，探究體現(xiàn)材料最佳阻火隔爆性能的搭配參數(shù)（填充長(zhǎng)度、填充位置），為絲瓜絡(luò)在阻火防爆領(lǐng)域的應(yīng)用提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 試驗(yàn)設(shè)備與方案

1.1 試驗(yàn)材料及爆炸介質(zhì)

硬質(zhì)絲瓜絡(luò)表面呈黃白色，體輕質(zhì)韌，如圖1所示。硬質(zhì)絲瓜絡(luò)是由天然纖維交織而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有孔隙率高、比表面積大、強(qiáng)度和韌性高等特點(diǎn)。將直徑為60 mm，長(zhǎng)度分別為5、8 和10 cm 的絲瓜絡(luò)裝填于不同填充位置的爆炸管道內(nèi)，在20 J 點(diǎn)火能量下引爆甲烷體積分?jǐn)?shù)為9.5%的甲烷-空氣預(yù)混氣體，進(jìn)行阻火抑爆試驗(yàn)。

圖1 硬質(zhì)天然絲瓜絡(luò)Fig. 1 Rigid sponge of natural luffa

1.2 試驗(yàn)裝置及流程

試驗(yàn)裝置如圖2 所示，主要包括：試驗(yàn)管道系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)（LFIX-2000 配氣儀）、點(diǎn)火系統(tǒng)、高速攝像系統(tǒng)（10 000 幀每秒）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。試驗(yàn)管道由3 節(jié)長(zhǎng)度2 m、內(nèi)徑60 mm、外徑80 mm、壁厚10 mm 的圓形管道和一節(jié)長(zhǎng)度0.5 m、截面內(nèi)邊長(zhǎng)60 mm 的方形管道通過(guò)法蘭連接而成。每節(jié)圓形管道上下各設(shè)置4 個(gè)螺栓孔，用于裝配精密檢測(cè)儀器。方形管道前后兩側(cè)設(shè)置2 塊長(zhǎng)度為0.4 m 的高強(qiáng)透明有機(jī)玻璃板作為可視窗，用于觀察記錄火焰?zhèn)鞑D像。試驗(yàn)管道上裝配了3 臺(tái)壓力傳感器（CYG-508微型高壓傳感器），均布置于圓形管道的螺栓孔上，距起爆端距離分別為1.2、2.5 和6.3 m，管道尾部裝有用于排出尾氣的球閥。

圖2 試驗(yàn)裝置示意圖Fig. 2 Schematic diagram of test device

試驗(yàn)流程如下：(1) 將各設(shè)備按照?qǐng)D2 所示進(jìn)行連接并檢查；(2) 依照試驗(yàn)方案將材料裝填于管道指定位置；(3) 將管道抽至真空，并按預(yù)設(shè)配比充入甲烷體積分?jǐn)?shù)為9.5%的甲烷-空氣預(yù)混氣體；(4) 確保各系統(tǒng)處于正常準(zhǔn)備狀態(tài)后，通過(guò)控制端點(diǎn)火引發(fā)爆炸，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；(5) 打開尾部球閥，排出管內(nèi)廢氣；(6) 重復(fù)試驗(yàn)（每組工況測(cè)試3 次，取其均值）。

1.3 試驗(yàn)方案

在點(diǎn)火能、預(yù)混氣體配比等條件一定的情況下，最大爆炸壓力和火焰?zhèn)鞑ニ俣仁窃u(píng)價(jià)材料阻火抑爆性能的重要參數(shù)[5]?；鹧?zhèn)鞑ニ俣葹楦咚贁z影儀下可視窗內(nèi)火焰前鋒在特定時(shí)刻的瞬時(shí)速度。按照上述試驗(yàn)流程完成試驗(yàn)，試驗(yàn)分組如下。

(1) 研究填充位置和填充長(zhǎng)度對(duì)最大爆炸壓力和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?。按照預(yù)先設(shè)計(jì)，對(duì)填充位置分別為A（距點(diǎn)火端1.9 m）、B（距點(diǎn)火端4.4 m），填充長(zhǎng)度分別為5、8 和10 cm 的絲瓜絡(luò)進(jìn)行阻火防爆試驗(yàn)，記錄管道爆炸壓力和火焰?zhèn)鞑ニ俣取Ｍ瑫r(shí)對(duì)同一位置不同長(zhǎng)度、同一長(zhǎng)度不同位置的阻火抑爆性能進(jìn)行對(duì)比分析。

(2) 測(cè)定空管狀態(tài)下的最大爆炸壓力和火焰?zhèn)鞑ニ俣取⑽刺畛洳牧蠒r(shí)管道內(nèi)預(yù)混氣體爆炸的各項(xiàng)數(shù)據(jù)作為對(duì)照組，與填充絲瓜絡(luò)的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 抑爆性能分析

圖3 和圖4 分別給出了3 種不同長(zhǎng)度的絲瓜絡(luò)填充于位置A時(shí)，管道內(nèi)3 個(gè)不同位置的壓力傳感器測(cè)得的最大爆炸壓力和最大爆炸壓力上升速率。相對(duì)于空管道，位置A填充3 種不同尺寸的絲瓜絡(luò)對(duì)甲烷最大爆炸壓力與最大爆炸壓力上升速率均有明顯抑制作用。不同填充長(zhǎng)度時(shí)的抑爆性能表現(xiàn)為：10 cm 最優(yōu)，5 cm 次之，接著是8 cm，0 cm 最差。絲瓜絡(luò)的抑爆作用主要體現(xiàn)在以下兩方面。

圖3 填充于位置A 時(shí)最大爆炸壓力隨填充長(zhǎng)度的變化Fig. 3 Variation of maximum explosion pressure at filling position A with filling length

圖4 填充于位置A 時(shí)最大爆炸壓力上升速率隨填充長(zhǎng)度的變化Fig. 4 Variation of the maximum explosive pressure rising rate at filling position A with filling length

(1) 多孔材料的吸波減振作用。由于多孔材料內(nèi)部復(fù)雜的孔道結(jié)構(gòu)，當(dāng)爆炸波進(jìn)入孔道時(shí)與孔壁反復(fù)碰撞，導(dǎo)致爆炸波能量大幅度衰減，從而有效地降低了爆炸沖擊波壓力峰值。

(2) 多孔材料的障礙物加壓作用。絲瓜絡(luò)在管道中作為障礙物對(duì)爆炸沖擊波形成反射，使火焰陣面變形，火焰在經(jīng)過(guò)絲瓜絡(luò)前后受反射波和高壓氣流的影響向兩側(cè)不斷產(chǎn)生卷吸和褶皺，導(dǎo)致火焰?zhèn)鞑ソY(jié)構(gòu)發(fā)生扭曲，從而使大量未燃?xì)怏w與高溫燃燒氣體混合，火焰?zhèn)鞑ビ蓪恿鬓D(zhuǎn)變?yōu)橥牧鳎瑫r(shí)障礙物場(chǎng)中火焰漩渦的交互作用增加了火焰陣面能量釋放率，使壓力快速上升，壓力峰值增大，且隨著絲瓜絡(luò)填充長(zhǎng)度的增加，其障礙物加壓效果更為顯著[9]。

因此，多孔材料對(duì)于管道氣體爆炸產(chǎn)生雙重作用。本研究的3 次平行試驗(yàn)結(jié)果均表明，絲瓜絡(luò)填充長(zhǎng)度為8 cm 時(shí)的最大爆炸壓力與填充長(zhǎng)度為5 cm 時(shí)的最大爆炸壓力相差較小，此現(xiàn)象歸結(jié)為：前者的障礙物加壓和吸波減振作用均強(qiáng)于后者，但其填充長(zhǎng)度的絕對(duì)差值較小，雙重作用的綜合效果是形成了一定的抵消效應(yīng)，導(dǎo)致以上現(xiàn)象。

習(xí)近平立足中國(guó)特色社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)實(shí)際，放眼全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展，直面發(fā)展帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，提出了關(guān)于生態(tài)文明建設(shè)的重要論述，顯示了堅(jiān)持以人民為中心發(fā)展的使命感、對(duì)中國(guó)特色社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)推進(jìn)的責(zé)任感和對(duì)全球生態(tài)問(wèn)題關(guān)注的危機(jī)感，具有重要的歷史地位和深遠(yuǎn)的時(shí)代價(jià)值。

通過(guò)比較不同測(cè)點(diǎn)的抑爆效果，發(fā)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)1 所測(cè)得的抑爆效果最顯著。相對(duì)于無(wú)填充狀態(tài)，在位置A分別裝填長(zhǎng)度為5、8 和10 cm 的絲瓜絡(luò)時(shí)，最大爆炸壓力分別下降68.67%、67.88%和73.90%，最大爆炸壓力上升速率分別下降65.21%、36.79%和71.72%。

將3 種不同長(zhǎng)度的絲瓜絡(luò)填充于位置B時(shí)的爆炸壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪制如圖5、圖6 所示的爆炸壓力變化圖。

圖5 填充于位置B 時(shí)最大爆炸壓力隨填充長(zhǎng)度的變化Fig. 5 Variation of maximum explosion pressure at filling position B with filling length

圖6 填充于位置B 時(shí)填充管道最大爆炸壓力上升速率隨填充長(zhǎng)度的變化Fig. 6 Variation of the maximum explosive pressure rising rate at filling position B with filling length

相對(duì)于無(wú)填充狀態(tài)，位置B填充3 種不同尺寸的絲瓜絡(luò)對(duì)最高爆炸壓力和最高爆炸壓力上升速率均有抑制作用，但具體抑爆效果明顯劣于填充在位置A處。具體表現(xiàn)在以下3 個(gè)方面。

(1) 絲瓜絡(luò)填充于位置B處時(shí)，測(cè)點(diǎn)1 測(cè)得的抑爆效果明顯弱于填充在位置A處時(shí)。主要原因在于：封閉管道中特定位置的爆炸壓力主要與壓力波的波動(dòng)頻率、氣流振蕩和壓力波反射疊加有關(guān)，波幅則主要與正向壓力波和反射壓力波的疊加效果有關(guān)[10]。爆炸能量在傳播過(guò)程中處于不斷發(fā)展提升的狀態(tài)，填充位置B與測(cè)點(diǎn)1 及點(diǎn)火端的距離均大于位置A，爆炸沖擊波傳至位置B時(shí)已經(jīng)得到充分發(fā)展，經(jīng)絲瓜絡(luò)后，一部分被阻隔吸收，另一部分又經(jīng)反射傳向管道前端形成疊加效應(yīng)，導(dǎo)致填充于位置B時(shí)，測(cè)點(diǎn)1 的爆炸壓力值大于填充于位置A工況條件。

(2) 絲瓜絡(luò)填充于位置B時(shí)，測(cè)點(diǎn)2 測(cè)得的抑爆效果明顯弱于填充于位置A時(shí)。主要原因在于：絲瓜絡(luò)填充于位置A時(shí)距離點(diǎn)火端較近，抑制了爆炸沖擊波的發(fā)展，而絲瓜絡(luò)填充于位置B時(shí)，測(cè)點(diǎn)2 的狀態(tài)與測(cè)點(diǎn)1 類似，導(dǎo)致測(cè)點(diǎn)2 所測(cè)抑爆效果明顯弱于絲瓜絡(luò)填充于位置A時(shí)。

(3) 材料填充長(zhǎng)度分別為8 和10 cm 時(shí)，絲瓜絡(luò)于測(cè)點(diǎn)2、測(cè)點(diǎn)3 的壓力上升速率近似，最大爆炸壓力上升速率分別下降了32.62%、34.70%。其主要原因在于燃燒火焰和爆炸波在傳至位置B的過(guò)程中由于湍流、管道溫度等因素的影響發(fā)展壯大，導(dǎo)致長(zhǎng)度相差較小的兩種材料對(duì)于爆炸的抑制效果近似。

2.2 阻火性能分析

2.2.1 火焰?zhèn)鞑D像分析

對(duì)高速攝影儀拍攝的可視窗口內(nèi)的火焰?zhèn)鞑D像進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)將3 種不同長(zhǎng)度的絲瓜絡(luò)分別填充于位置A時(shí)，可視窗內(nèi)沒(méi)有觀察到火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程，即火焰未能穿過(guò)絲瓜絡(luò)進(jìn)行傳播，說(shuō)明3 種長(zhǎng)度的絲瓜絡(luò)于位置A填充時(shí)均達(dá)到了阻火效果。將材料填充于位置B時(shí)，可視窗口均觀察到了明顯的火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程，以可視窗內(nèi)開始出現(xiàn)火焰為時(shí)間起點(diǎn)，分別截取相同時(shí)間間隔內(nèi)4 種工況下的火焰圖像如圖7 所示。

圖7 不同長(zhǎng)度絲瓜絡(luò)作用下的火焰?zhèn)鞑D像Fig. 7 Flame propagation images with different filling lengths of luffa sponge

通過(guò)對(duì)比空管狀態(tài)與填充狀態(tài)的火焰圖像可以發(fā)現(xiàn)，相比空管狀態(tài)，填充狀態(tài)下火焰的亮度明顯變暗，火焰鋒面出現(xiàn)褶皺，且隨著材料填充長(zhǎng)度的增加，這種現(xiàn)象變得更明顯，在材料填充長(zhǎng)度為10 cm 時(shí)出現(xiàn)顯著的火焰離散現(xiàn)象。其原因在于：湍流增加了預(yù)混氣體的濃度，加快了爆炸壓力上升速率，導(dǎo)致管道內(nèi)氣體劇烈燃燒，此時(shí)的火焰穩(wěn)定、明亮；由于無(wú)障礙物阻隔，傳至管道末端反射回來(lái)的爆炸波對(duì)火焰鋒面產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致空管狀態(tài)下火焰鋒面更規(guī)整[1]。在填充絲瓜絡(luò)后，絲瓜絡(luò)對(duì)火焰起到一定的分散作用，導(dǎo)致火焰亮度變暗；另一方面，絲瓜絡(luò)作為障礙物還會(huì)對(duì)傳播而來(lái)的爆炸波產(chǎn)生一定的反射作用，低強(qiáng)度的反射波使火焰鋒面變得平整，高強(qiáng)度的反射波使火焰出現(xiàn)回流和離散現(xiàn)象。隨著填充長(zhǎng)度的增加，反射波也隨之增加，達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)將出現(xiàn)火焰回流和離散現(xiàn)象[11-13]。

對(duì)不同工況下爆炸測(cè)試后的絲瓜絡(luò)截面進(jìn)行對(duì)比分析，如圖8 所示。絲瓜絡(luò)作為天然材料，經(jīng)過(guò)火焰?zhèn)鞑ズ?，僅表面具有輕微的灼燒現(xiàn)象，內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)均保持完整。由于爆炸沖擊波的作用，火焰在管道內(nèi)快速通過(guò)，并未對(duì)絲瓜絡(luò)造成持續(xù)灼燒；絲瓜絡(luò)表面輕微灼燒現(xiàn)象源自火焰通過(guò)絲瓜絡(luò)時(shí)的短暫灼燒和后續(xù)火焰回流作用[14]。

圖8 不同長(zhǎng)度絲瓜絡(luò)爆炸測(cè)試后數(shù)碼照片F(xiàn)ig. 8 Digital photographs of luffa sponge with different lengths after explosion test

2.2.2 火焰?zhèn)鞑ニ俣确治?/p>

火焰?zhèn)鞑ニ俣仁菍?duì)材料阻火防爆性能評(píng)價(jià)的重要參數(shù)[6]。材料填充于位置A時(shí)，可視窗口未觀測(cè)到火焰，說(shuō)明3 種長(zhǎng)度的絲瓜絡(luò)均阻斷了爆炸火焰的傳播。因此，僅對(duì)填充于位置B時(shí)的火焰?zhèn)鞑ニ俣冗M(jìn)行分析。4 種工況下不同時(shí)刻火焰?zhèn)鞑ニ俣热鐖D9 所示。

圖9 填充于位置B 時(shí)不同填充長(zhǎng)度下火焰?zhèn)鞑ニ俾孰S時(shí)間的變化Fig. 9 Flame propagation rate versus time under different filling lengths at filling position B

0～1 ms 內(nèi)的爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣惹€的斜率近似固定，可視為火焰的穩(wěn)定加速階段。主要原因在于：此時(shí)管內(nèi)溫度不斷升高，預(yù)混氣體加速燃燒，導(dǎo)致火焰在向前傳播過(guò)程中速度不斷增大，空管狀態(tài)下可視窗觀測(cè)的火焰最大傳播速度為131.94 m/s；此外，由于壓力波的傳播速度大于火焰?zhèn)鞑ニ俣?，?dāng)火焰?zhèn)鞑ブ烈欢ň嚯x后火焰鋒面受管道末端和絲瓜絡(luò)反射回來(lái)的爆炸波影響，出現(xiàn)劇烈的波動(dòng)現(xiàn)象，且在填充絲瓜絡(luò)的狀態(tài)下，這種爆炸反射波對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懽铒@著[15-16]。

將不同工況下的火焰?zhèn)鞑ニ俣冗M(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)相對(duì)未填充狀態(tài)，絲瓜絡(luò)填充長(zhǎng)度分別為5、8 和10 cm 時(shí)火焰最大傳播速率分別下降了29.33%、34.12%和53.28%，說(shuō)明3 種填充長(zhǎng)度的絲瓜絡(luò)對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俣染鸬搅艘欢ǖ囊种菩Ч⒁蕴畛溟L(zhǎng)度為10 cm 時(shí)的抑制效果為最佳。

絲瓜絡(luò)作為阻火材料對(duì)火焰具有淬熄效應(yīng)，對(duì)火焰?zhèn)鞑ギa(chǎn)生抑制作用；另一方面，絲瓜絡(luò)作為障礙物可以增加湍流強(qiáng)度，使燃燒更加劇烈。對(duì)3 種填充長(zhǎng)度下的火焰?zhèn)鞑ニ俣惹€進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，在火焰?zhèn)鞑ズ笃?，填充長(zhǎng)度為5 和8 cm 時(shí)，火焰?zhèn)鞑ニ俣瘸霈F(xiàn)了明顯的上升。這是由于絲瓜絡(luò)的障礙物加速作用對(duì)火焰?zhèn)鞑ギa(chǎn)生了一定的促進(jìn)作用[17]。填充長(zhǎng)度為10 cm 時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)上述情況，說(shuō)明填充長(zhǎng)度為10 cm 時(shí)獲得了更好的阻火效果。

3 結(jié) 論

利用自主搭建的爆炸試驗(yàn)平臺(tái)，在甲烷體積分?jǐn)?shù)為9.5%的甲烷-空氣預(yù)混氣體的試驗(yàn)條件下，分別對(duì)裝填于爆炸管道內(nèi)不同長(zhǎng)度（5、8 和10 cm）和位置（距點(diǎn)火端1.9 和4.4 m）絲瓜絡(luò)的阻火抑爆性能進(jìn)行了測(cè)試，得到以下結(jié)論。

(1) 天然硬質(zhì)絲瓜絡(luò)具有良好的阻火抑爆性能。當(dāng)填充于距點(diǎn)火端1.9 m、填充長(zhǎng)度為10 cm 時(shí)，其阻火隔爆效果最佳，此時(shí)絲瓜絡(luò)完全阻斷了爆炸火焰?zhèn)鞑?，最大爆炸壓力和最大爆炸壓力上升速率分別下降了73.90%和71.72%。

(2) 絲瓜絡(luò)作為生物質(zhì)材料用于阻隔防爆時(shí)，由于爆炸火焰為高速傳播，不會(huì)對(duì)材料持續(xù)引燃，因此僅對(duì)材料表面造成輕微灼燒，材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)并未受到破壞。

(3) 絲瓜絡(luò)對(duì)甲烷-空氣預(yù)混氣體爆炸產(chǎn)生雙重作用。一方面，絲瓜絡(luò)內(nèi)部的多孔結(jié)構(gòu)對(duì)爆炸火焰與沖擊波產(chǎn)生抑制作用；另一方面，絲瓜絡(luò)作為障礙物對(duì)爆炸火焰和沖擊波具有一定的增強(qiáng)效果。