粉塵爆発における火炎伝播メカニズム解明

粉尘爆炸中火焰传播机理的阐明

• 批准号: 21K14379
• 负责人: KIM WOOKYUNG
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14379/
• 关键词: 粉塵爆発; 粉じん爆発; アルミニウム; 火炎伝播

微小重力実験の実施により、アルミニウム粉体の爆発下限濃度付近での実験が実施できた。その結果、微小重力場では粉体が沈降しづらくなり、通常重力実験における爆発下限濃度以下の濃度でも火炎が伝播することが確認され、粉塵爆発のリスクが高まることを示した。粉塵爆発下限濃度付近では粒子間の距離が大きくなるため、熱伝導の特性時間が長くなり、離散的な火炎伝播挙動になることが観察された。また、粒径が最小着火エネルギー（MIE）に及ぼす影響を調べた。アルミニウム粉体がマイクロサイズでは、反応律速となり、MIEが粒径の0.5乗に比例し、アルミニウム粉体がナノサイズでは、拡散律速になり、MIEが粒径の3乗に比例することがわかった。さらに、アルミニウム粉体-酸素-二酸化炭素混合気の爆発下限濃度を、酸素濃度を変化させて実験的に求めた。酸素濃度が大きくなるにつれ爆発下限濃度は小さくなることが分かった。アルミニウム粉体-酸素-窒素混合気と比較すると、酸素濃度10vol％で二酸化炭素混合気の燃焼限界が窒素混合気の爆発下限濃度より非常に小さい値になった。アルミニウム粉体-酸素-窒素混合物の燃焼では、酸素濃度、当量比の変化で火炎温度が低くなりにくいため、反応速度が遅くならず、低い酸素濃度でも燃焼することがわかった。さらに、詳細反応機構を考慮した一次元数値計算による反応解析を行った。酸素濃度と当量比が小さくなるにつれ、断熱火炎温度が下がる傾向になった。しかし、アルミニウム粉体-酸素-二酸化炭素混合気の断熱火炎温度アルミニウム粉体-酸素-窒素混合気に比べて酸素濃度、当量比の変化で火炎温度が低くなりにくいことがわかった。

The microgravity effect is very close to the explosion limit concentration of the powder. The results show that the concentration of powder below the explosion limit in microgravity field is higher than that in normal gravity field, and the dust explosion is higher than that in normal gravity field. The dust emission limit is close, the distance between particles is large, the characteristic time of heat conduction is long, and the discrete heat propagation is detected. The minimum particle size is MIE and the effect of particle size is adjusted. For example, the MIE particle size ratio is 0.5%. For example, the MIE particle size ratio is 0.5%. For example, the MIE particle size ratio is 0.5%. In this paper, we investigate the lower limit of explosion concentration of powder-acid-diacid carbon mixture, and the change of acid concentration. The acid concentration is too high to explode. The lower limit concentration is too low. The combustion limit of the mixture of carbon dioxide and carbon dioxide at 10vol% of the acid concentration is very small. The combustion of powder-acid-oxygen mixtures is characterized by low combustion temperature, low reaction speed, low acid concentration, and low equivalence ratio. In addition, the detailed reaction mechanism is considered and the reaction analysis is carried out during the primary value calculation. The acid concentration and equivalence ratio are small, and the temperature of heat is low. The temperature of combustion of powder-acid-carbon mixture is lower than that of acid concentration and equivalence ratio.

项目成果

微小重力環境におけるアルミニウム粉塵爆発に関する研究

微重力环境下铝粉尘爆炸研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 土屋建;小槻峻司;菊地亮太;梅澤猛;大澤範高;佐伯琳々，上野寧子，城﨑知至，遠藤琢磨，金佑勁
• 通讯作者: 佐伯琳々，上野寧子，城﨑知至，遠藤琢磨，金佑勁

Aluminum dust explosion in oxygen-enriched atmospheres

富氧气氛中铝粉尘爆炸

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Ueno;R. Saeki;T Johzaji;T. Endo;M. Lee;W. Kim
• 通讯作者: W. Kim

Gravity Effects on the Minimum Explosive Concentrations in 1-D Dust Explosion

• DOI: 10.1080/00102202.2023.2182203
• 发表时间: 2023-02
• 期刊: Combustion Science and Technology
• 影响因子: 1.9
• 作者: K. Kuwana;S. Yazaki;Wookyung Kim;T. Mogi;R. Dobashi

Effect of particle size on the minimum ignition energy of aluminum powders

• DOI: 10.1016/j.powtec.2022.118190
• 发表时间: 2022-12
• 期刊: Powder Technology
• 影响因子: 5.2
• 作者: Wookyung Kim;Rinrin Saeki;Yasuko Ueno;T. Johzaki;Takuma Endo;Kwang-Bo Choi

航空機の放物線飛行を利用した微小重力場でのアルミニウム粉体の挙動解析

利用飞机抛物线飞行分析铝粉在微重力场中的行为

• 发表时间: 2022
• 作者: J. Wu;K. Makihara;H. Zhang;H. Furuhata;N. Taoka;A. Ohta and S. Miyazaki;佐伯琳々，上野寧子，土橋律，遠藤琢磨，桑名一徳，茂木俊夫，李敏赫， 矢崎成俊，三上真人，中村祐二，金佑勁
• 通讯作者: 佐伯琳々，上野寧子，土橋律，遠藤琢磨，桑名一徳，茂木俊夫，李敏赫， 矢崎成俊，三上真人，中村祐二，金佑勁