图5 外加电磁场闭口压力波超压变化关系曲线
当带电粒子垂直进入电磁场时,带电粒子保持匀速直线运动;带电粒子以任意角度进入电磁场时,带电粒子的轨道是摆线。由于粒子轨迹的改变,提高了粒子之间的碰撞机率。这不但增加了火焰的湍流度,而且与甲烷分子的碰撞会产生更多的CH3、OH等活化中心,使瓦斯爆炸时的活化中心和活化浓度得到提高,从而提高瓦斯爆炸强度和爆炸温度,这种正反馈机理增强了瓦斯爆炸强度,且电磁场强度越强,这种作用越剧烈,对瓦斯爆炸的影响也越大。在电磁场中磁场和电场同时作用于瓦斯气体,外加磁场会影响自由基OH的扩散速度,改变它的浓度,自由基OH会和甲烷发生反应:OH+CH4→H2O+CH3而高压直流电场可以使甲烷发生电离和裂解:
CH4离解CH3生成的自由基CH3与氧气分子发生化学反应:CH3+O2→H2CO+OH
由以上这3个方程之间的互相影响和制约作用可以得出,电磁场效应不是磁场效应和电场效应简单的叠加关系。
4 结 论
通过实验的方法重点研究了外加电磁场对瓦斯爆炸的影响,得到如下主要结论:
(1)管内瓦斯爆炸,外加电磁场使瓦斯爆炸强度增加,使火焰传播速度、火焰速度峰值、压力波超压峰值增大。
(2)外加电磁场对瓦斯爆炸有加剧的作用,并且随着电磁场强度的增加,其对瓦斯爆炸加剧作用增强。
