添加CO₂对密闭空间氢气-空气湍流混合气爆炸燃烧特性的影响

摘要

为探究CO₂抑爆剂在实际场景中抑制氢燃爆的性能，利用定容燃烧弹开展了封闭空间中不同CO₂掺混比下H₂-空气-CO₂湍流混合气的爆炸燃烧实验，获得了爆炸燃烧特征参数，并系统分析了CO₂添加量和湍流强度对混合气的影响规律，建立了爆燃指数依赖于压力上升时间的经验公式。结果表明：随着CO₂掺混比增大，火焰传播速度和混合气总能量均减小，爆炸压力和压力上升强率均显著降低，当CO₂掺混比从0增加30%时，爆炸压力降低32.6%,最大压力上升速率降低77.7%;热损失基本不变，导致绝热压力与实验最大爆炸压力之差几乎不变；在当量比和CO₂掺混比固定的条件下，随着湍流加剧，最大爆炸压力变化不大，而最大爆炸压力升高率明显增大，热损失减小，绝热压力与实验最大爆炸压力之间的差减小，其中，当量比为1.0、CO₂掺混比为30%、湍流强度从0提升到2.715 m/s时，最大压力升高率增大179%,绝热压力与实验最大爆炸压力之间的差降低7.2%;随着湍流强度增大，CO₂的抑爆性能减弱。

关键词

氢气 / 湍流强度 / CO₂ / 爆炸燃烧特性 / 经验公式

基金资助

国家自然科学基金资助项目(U24B6017); 国家重点研发计划资助项目(2024YFE0211500)