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粮食粉尘广泛存在于粮食的生产、加工、储藏、运输等过程中,由于其有机成分含量较大,且粉尘中粒径较小的颗粒所占比例较高,因此粮食粉尘存在高度的爆炸危险性,严重威胁粮食和食品行业的安全生产。粉尘火焰传播过程是粉尘云由燃烧过程向爆炸过程转变的重要阶段,因此开展粉尘火焰传播及热分析动力学特性的实验研究能够为掌握粉尘爆炸灾害演变过程,促进粉尘爆炸的抑制机理的研究提供有力的参考。将玉米淀粉粉尘作为研究对象,以玉米淀粉粉尘的火焰传播特性和热分析动力学特性为研究主线,利用高速摄像系统和微细热电偶测温系统研究了玉米淀粉粉尘火焰在开口垂直管道中的火焰形态、火焰传播速度以及火焰温度等的宏观动力学变化规律。同时利用同步热分析仪对玉米淀粉进行微观热分析动力学实验研究,探讨了玉米淀粉的燃烧过程和燃烧行为对火焰传播的影响。得到以下结论:(1)玉米淀粉云火焰在开口垂直管道中传播可以分为火焰缓慢传播阶段和火焰加速传播阶段。火焰受管道内湍流流动的影响,不同工况条件下的火焰形态均不相同,火焰锋面不规则程度较大。(2)当玉米淀粉云浓度较低时,火焰传播速度和火焰温度随粉尘云浓度的增加而增加。在粉尘云浓度为0.632 kg/m3时,火焰传播速度和火焰温度达到最大值,此后随着粉尘云浓度的继续增加,火焰传播速度和火焰温度均缓慢减小。在玉米淀粉平均粒径分别为33μm,45μm和64μm这三种粉尘中,平均粒径为45μm的玉米淀粉云在管道中的火焰传播速度和最大火焰温度均高于其余两种粒径的粉尘云。(3)联合TG和DTG曲线将玉米淀粉粉尘在空气中的燃烧过程分为粉尘预热干燥阶段、过渡阶段、挥发分快速热解燃烧阶段、焦炭燃烧燃尽四个阶段。求解了玉米淀粉粉尘燃烧过程反应动力学参数,运用FWO法计算得到了玉米淀粉的活化能平均值。(4)升温速率的改变会影响玉米淀粉在空气中的燃烧特性。随着升温速率的增大,玉米淀粉的各项燃烧特性参数值和燃烧判别指数值均向高温侧移动,玉米淀粉粉尘的着火性能和挥发分析出性能提高,容易发生着火燃烧,有利于粉尘火焰的稳定传播。(5)玉米淀粉粉尘的燃烧过程对火焰传播过程具有较大的影响。粉尘预热干燥阶段的水分蒸发过程导致粉尘火焰传播初期火焰传播速度经历较长时间的缓慢传播过程,同时引起玉米淀粉挥发分析出速率和浓度分布不同,进而导致粉尘火焰传播过程火焰形状呈现不规则的变化。