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氧弹漏气对试样燃烧完全性的影响

2025-07-03 09:13:42

氧弹漏气会‌直接破坏试样的燃烧完全性‌,导致燃烧效率显著下降,具体影响机制及证据如下:

一、燃烧不完全的核心表现‌

残留碳与炭黑生成‌

漏气使氧弹内氧气浓度下降,试样(如煤炭、生物质)中的碳无法充分氧化为CO₂,燃烧后弹内残留明显炭黑或未燃碳颗粒,正常燃烧应生成均匀灰白色灰烬‌。

挥发分未充分燃烧‌

煤样中的挥发分(如甲烷、氢气)因缺氧仅部分燃烧,释放热量减少,残留可燃气体‌。

异常燃烧现象‌

燃烧时间延长至数分钟(正常约1分钟),火焰微弱或中途熄灭‌;

点火后氧弹内出现气流声(电极杆孔隙漏气典型特征)‌。

二、漏气影响燃烧完全性的机制

影响环节具体机制
氧气供应中断漏气使氧弹内压力降至<2.8MPa‌(标准为2.8~3.0MPa),单位体积氧气量不足,碳氧化反应速率降低。
反应平衡破坏缺氧促使不完全燃烧反应(C + ½O₂ → CO)取代完全燃烧(C + O₂ → CO₂),释放热量减少%~%。
热传递受阻泄漏气体带走燃烧热量,同时蒸发弹内水分消耗汽化热(水蒸气逸出无法冷凝放热),进一步降低实测热值]。

三、燃烧不完全的直接证据

  1. ‌残渣形态异常‌
    实验后氧弹内出现黑色炭块、灰白色未燃尽煤粉(正常应为均匀灰烬),炭黑残留量可达试样总量的5%~15%‌。
    气体产物异常‌
    燃烧生成气体含一氧化碳(正常应仅为CO₂和水蒸气),通过气相色谱检测可验证‌。
    数据矛盾‌
    同一样品多次实验结果差异 ‌>150J/g‌(国标允许误差≤120J/g),且结果持续偏低‌。

️ ‌四、漏气故障的定位与改进措施

  1. 漏气点诊断与处理

    漏气位置检测方法解决方案
    弹盖密封圈浸水测试出现持续性气泡更换O型圈并用蒸馏水润滑‌
    充氧阀接口压力表缓慢下降(>0.1MPa/min)清理阀芯或更换微型密封圈‌
    电极杆孔隙点火后电极附近有气流声加固绝缘套或更换垫片‌
  2. 燃烧完全性改进措施

  3. 预充氧补偿‌:首次充氧后静置2分钟二次补氧(补压至3.0MPa),确保初始氧浓度达标‌,

  4. 试样预处理‌:煤样研磨至完全。


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