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油箱内部强起爆条件下安全柴油燃爆性能的试验研究❋

更新时间:2016-07-05

引言

柴油是一种轻质石油产品,是复杂的烃类混合物。由于具有易制取、燃烧热值高等特点,柴油在民用和军用机动设备所使用的能源占比中具有较高的地位,是陆用装备及车辆的主要能源供给。作为军用机动设备的一种典型且常用能源,利用柴油能效的同时,如何预防由于多种打击造成的柴油燃爆事故的发生是一个具有重要意义的课题[1-4]。国外从十多年前开展了柴油阻燃抑爆性能改性的相关研究,提出了“安全柴油”的概念[5],并成功制备了多种安全柴油样品,从燃料源头入手,解决其安全性的问题。在国内,原总后油料研究所、南京理工大学和北京化工大学在安全柴油配方设计及其阻燃抑爆性能测试研究领域开展了大量工作,并获得了诸多成就。Zhou等[6-8]针对轻质石油燃料及非金属材料的阻燃技术开展了大量的系统研究工作,为安全柴油配方的设计奠定了基础。李菲[9]以阳离子表面活性剂CTAB为乳化剂、不同链长的醇为助乳化剂,制备了一系列配方的微乳化柴油,并对各样品进行性能研究。魏成龙[10]对制备的柴油样品进行了理化性能、阻燃性能和抑爆性能测定试验,对筛选出的安全柴油配方进行了发动机台架试验,评价出安全柴油的动力性和经济性。罗琳[11]对安全柴油的雾化效果及抛撒性能进行了大量试验。黄勇等[12]针对微乳化配方柴油样品开展了诸如静爆、池火燃烧等多方面试验工作。

旅游地产行业属于旅游业和房地产业结合的重要产业,但这个行业在宾阳县还处于发展阶段,我国目前还没有出台关于旅游地产的相关的法律法规,宾阳县政府关于旅游地产的政策仍然不够完善,宾阳县的旅游地产开发具有很强的政策性,需要政府进行引导规划,但政府政策有时也不大完善,在实施过程中也会出现大量的问题,严重影响宾阳县旅游地产的发展。

每种安全柴油样品的性能不一,且其阻燃抑爆性能评价标准也多种多样[13-14]。为更好地研究安全柴油的安全性,在前人研究工作的基础上,使用50 L油桶模拟实际柴油油箱,进行内部强爆炸能量作用下的安全柴油阻燃抑爆性能研究,通过模拟油箱的研究工作,为安全柴油研发工作的进一步开展提供数据支持。

1 试验样品及装置

本次试验样品选用目前军队实际使用的军用柴油和经过研究开发的以军用柴油为基础油料的3安全柴油和6安全柴油。不同含水量系列安全柴油的配方是在俄罗斯国防部第25研究所研制的ПБД-Л柴油基础上进行改进的。油料研究所对开发的安全柴油进行了反复的理化性能、行车、台架等试验,试验结果表明,使用含水质量分数15%以内安全柴油的装甲车辆行车性能较好。

这类安全柴油能够长期保持性能稳定的原因在于使用了特殊的高效表面活性剂。由于篇幅和保密原因,对于其乳化过程、油包水型微量乳浊液的形成过程不再详述。

外在的压迫并不可怕,可怕的是思想的奴役。思想警察是这种思想监控的手段之一,他们可能存在于社会的每一个角落,也可能随时变换身份,比如伪装成旧货店老板的乔灵顿,他们随时监视着党员及人民是否犯有思想罪。其次是“新潮语”,创造新潮语目的就是为了缩小思想的范围,最终杜绝思想犯罪。此外,“英社”还不断修改过去的文学作品、党的书籍中的内容等,以改变整个社会的思想氛围。再次是“双重思想”,让一个人在思想中,同时拥有并且接受两种截然相反的认识能力,并利用这一能力进行选择性地“忘记”。

表1 安全柴油组分及配比 Tab.1 Components and ratio of safe diesel%

安全柴油组分质量分数军用柴油复合乳化剂水379165 6711415

试验中使用Mikronscan 7200V型红外热成像仪测试柴油燃爆后的温度场;使用Photron公司的Fastcam APX型高速摄像机记录柴油燃爆过程,拍摄速率为1 000帧/秒。

两种安全柴油的组成及配比如表1所示。

图1 试验场地布置图 Fig.1 Layout of the test site

1-红外测温仪;2-支撑钢架;3-试验油箱;4-标杆;5-高速摄像机。

在油气分界面处,50 g点火药量下,对军用柴油、3安全柴油、6安全柴油进行了抑爆效果测试,每种样品分别开展了3次试验,典型的试验结果如图2所示。

式中:γMD为军用柴油的抑爆能力特征参数值,即爆炸火球表面最高温度、高温区持续时间、火球最大直径或池火自熄灭能力4个参数;γFRD为阻爆试验油品的抑爆能力特征参数。

2 试验结果与讨论

试验场地布置如图1所示。试验采用8雷管和50 g海萨尔炸药作为强起爆源。试验时,将灌装了试验柴油的油箱固定于支架上,然后将雷管固定在指定位置处,待所有测试设备准备就绪后,人员撤离试验场地,开始油箱内部强起爆试验,通过高速摄像机记录得到不同试验柴油爆炸的过程,通过红外测温仪测试分析得到爆炸火球表面的最高温度、火球直径、火球持续时间等特征参数。

由图2可以看出,军用柴油及3、6安全柴油均能发生爆炸,但军用柴油爆炸后形成的火球明显比安全柴油大,且后续有池火出现,而3、6安全柴油在燃爆后未出现池火。

根据爆炸火球热伤害评估准则并结合阻爆型燃料的特性[15-16],提出使用爆炸火球表面最高温度、高温区持续时间、火球最大直径及池火自熄灭能力4个参数来评价试验油品的抑爆能力。为了量化试验燃料的自熄灭能力[17],定义爆炸火球后出现池火,则自熄灭能力的量值为1;若爆炸火球之后没有池火出现,则自熄灭能力的量值为0。在这一基础上,定义阻爆试验油品的抑爆能力PFRD为军用柴油和安全柴油的抑爆能力特征参数值的差值与军用柴油抑爆能力特征参数值的比值的百分数,即

图2 内部强起爆条件下柴油样品典型的油料燃爆过程 Fig.2 Typical diesel blasting processes under internal strong detonation conditions

图3 内部强起爆条件下柴油样品的典型温度场测试结果 Fig.3 Typical diesel fuel temperature field test results under internal strong detonation conditions

表2 内部强起爆条件下柴油样品的爆炸火球参数 Tab.2 Explosion fireball parameter of diesel fuel under internal strong detonation conditions

样品最高温度/℃火球持续时间/ms火球面积/m2平均最高温度/℃平均火球持续时间/ms平均火球面积/m2军用柴油1 514.114 06023.8军用柴油1 580.915 43024.61 558.815 12024.5军用柴油1 581.415 87025.1 3安全柴油1 419.43 01024.7 3安全柴油1 424.92 99023.61 435.03 08024.5 3安全柴油1 460.73 24025.2 6安全柴油1 462.22 02019.4 6安全柴油1 410.61 96018.21 419.81 94018.5 6安全柴油1 386.61 84017.9

图3和表2分别为使用红外热成像仪对3种柴油样品的爆炸温度场进行测试的结果和温度场相关参数。

由表2可知,6安全柴油的爆炸火球表面最高温度、火球持续时间及火球最大面积均较3安全柴油小,但6安全柴油的高温区持续时间略大于3安全柴油,各安全柴油的各项爆炸火球参数均小于同条件下军用柴油样品。

军用柴油燃料抛撒能力显著加强,而此时,安全柴油的抑制抛撒的能力相对被大大削弱了;600 ms时,由炸药提供的驱动力逐渐减弱,安全柴油的抑制抛撒能力开始显现,此时的爆炸火球与同时刻下军用柴油的爆炸火球相比尺寸要小;至1 200 ms时,军用柴油转为池火燃烧,而3安全柴油未出现池火,燃爆过程基本结束;6安全柴油的着火爆炸过程与3安全柴油相似,600 ms时,其爆炸火球较3安全柴油进一步减小,表明6安全柴油对爆炸火球的抑制能力优于3安全柴油。

本次试验中,油箱容积为50 L,试验燃料装填量为30 L。强起爆源在油气分界面处点火。

当前,世界面临石油、天然气的短缺,需要生产一种节能的汽车产品[1].据不完统计,以目前对油气开采的速度,大约能够维持60~100年,这对汽车工业的发展影响较大.因此,需要生产一种节能汽车.目前,节能汽车主要包括电动汽车和混合动力汽车[2].但是,目前技术发展水平导致电动汽车制造成本高,充电设备还不够完善,从而使混合动力汽车占据主导市场.混合动力汽车可以在制动过程中回收能量并储存起来,在车辆起动和加速过程中释放能量,从而降低了燃油消耗.

激光雷达是传统的雷达技术与现代激光技术相结合的产物,其工作在红外和可见光波段。由激光发射系统、光学接收系统、转台和信息处理系统等组成,激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去,光接收系统再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲,送到显示器。激光雷达的作用是能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状,探测、识别、分辨和跟踪目标[2]。

表3为内部强起爆条件下安全柴油样品的抑爆能力评估。

表3中,Pθ是以爆炸火球表面最高温度为评估指标的阻爆柴油的抑爆能力;Ptd是以高温区持续时间为评估指标的阻爆柴油的抑爆能力;PD是以火球最大直径为评估指标的阻爆柴油的抑爆能力;Ppf是以燃料自熄灭能力为评估指标的阻爆柴油的抑爆能力。50 g裸药柱条件下,阻爆柴油高温区持续时间的抑制能力仍有43%以上,表明现有的配方阻爆柴油在较高点火药量下仍具有较好的抑爆效果。

表3 内部强起爆条件下安全柴油样品的抑爆能力评估 Tab.3 Evaluation of explosion-proof capacity of diesel samples under internal strong detonation conditions%

样品PθPtdPDPpf 3安全柴油8470100 6安全柴油94324100

3 结论

1)在内部强起爆条件下,填装安全柴油的油箱爆炸后,安全柴油样品相对于军用柴油具有较好的抑爆性能。

时要选取产仔时间差不多的母猪,日龄相差不大;二是寄养出去的仔猪必须要吃到初乳,获得免疫球蛋白;三是寄养或并窝选取的母猪要性情温和一些;四是寄养或并窝时,母猪拒绝,则在仔猪身上涂上母猪的尿液和消毒药水,才能保证仔猪寄养和并窝成功。

2)建立了安全柴油抑爆能力的评价方法,并对两种安全柴油样品进行评价,发现安全柴油对爆炸火球高温持续时间和池火方面的抑制效果显著。

参考文献

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宋刚,张文铖,封晓杰,李斌,黄勇,解立峰
《爆破器材》 2018年第2期
《爆破器材》2018年第2期文献

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