納米疏水性SiO2協(xié)同作用抑制丁烷爆炸速度與壓力的耦合分析*

謝繼標(biāo)，張嘉琪，丁 策，王曉麗

（天津理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與安全工程學(xué)院，天津 300384）

主動(dòng)滅火和防爆系統(tǒng)是避免氣體粉塵爆炸從而確保安全工作的最有效方法，如BVS和ASVP-LV的主動(dòng)阻燃抑爆系統(tǒng)已經(jīng)在俄羅斯、南非、中國(guó)等的礦山安全中得到廣泛應(yīng)用并取得了積極的效果[1-4]。在阻燃和抑制爆炸的工作中，水霧、惰性氣體、多孔介質(zhì)和超細(xì)粉末都已被廣泛使用并且取得了較好的表現(xiàn)，惰性氣體和超細(xì)水霧可以通過吸熱、稀釋氣體濃度、中斷反應(yīng)鏈等抑制爆炸，多孔介質(zhì)可以直接導(dǎo)致火焰的淬熄。而在實(shí)際使用的主動(dòng)防火防爆系統(tǒng)中，主要使用的抑制火焰?zhèn)鞑サ某煞侄酁楦煞垲愇镔|(zhì)[5-6]，如ABC粉、CaCO3、Na2CO3、SiO2等惰性顆粒已經(jīng)被用于抑制瓦斯爆炸，起到了直接降低爆炸壓力的作用。研究表明，磷酸二氫銨可以很好地抑制氣體爆炸，顯著降低火焰?zhèn)鞑ニ俣萚7-8]。Chen等[9]、Luo等[10]的實(shí)驗(yàn)證明了SiO2和CaCO3的粉末可以極大地抑制甲烷/煤塵/空氣混合物爆炸波的超壓和傳播速度，超細(xì)粉末在燃燒反應(yīng)區(qū)附近更容易接觸和吸收自由基，起到阻燃的效果。粉末的粒徑和濃度對(duì)抑爆效果起重要作用，通常情況下，粉末粒徑越小，抑爆效果越好。此外，各種協(xié)同抑制爆炸的手段也被不斷提出，如對(duì)不同種類粉末的混合或是配合惰性氣體來抑制爆炸，已有實(shí)驗(yàn)表明ABC粉和CO2對(duì)甲烷爆炸可以起到很好的協(xié)同抑制作用[11]。研究如何高效地抑制爆炸可以減少爆炸事故，具有重要的實(shí)際意義。

生活中常見的抑制火焰?zhèn)鞑サ脑O(shè)備為干粉滅火器，滅火器中粉末的流動(dòng)性極大地影響了滅火的效果。近些年，人們不斷意識(shí)到高流動(dòng)性對(duì)具有保護(hù)性質(zhì)的顆粒的影響，粉末在貯存過程中十分容易吸收水分受潮，影響粉末的使用。具有阻燃或抑爆特征的粉末的流動(dòng)性受包括顆粒大小、比表面積、含水量、疏水性和顆粒間作用力等因素的影響，這些參數(shù)對(duì)防火防爆起到積極或是消極的影響。粉末流動(dòng)性的增大對(duì)粉末的擴(kuò)散和防火防爆的實(shí)現(xiàn)有重要作用，通常情況下，粒徑越大，粉體的流動(dòng)性更好，但是大量研究表明，擴(kuò)散在爆炸環(huán)境中的粉末的粒徑越小，抑爆效果越好[12-15]。為了解決這一矛盾，可以選擇適當(dāng)?shù)奶砑觿┯糜跍缁鸷鸵直?，因此，在抑爆粉末中使用流?dòng)性增強(qiáng)添加劑來提升其穩(wěn)定性并改善粉末擴(kuò)散效果的研究十分重要[4]。

近年來，通過水熱法等對(duì)納米SiO2進(jìn)行改性研究已較為成熟，改性后的SiO2是低表面能的超疏水材料，其靜態(tài)接觸角可達(dá)到 158.0°±5.4°，具有良好的疏水性[16]。上述的研究表明惰性粉末可以對(duì)氣體爆炸起到顯著的抑制效果，然而目前對(duì)于疏水性納米粉末添加劑在抑制爆炸中的應(yīng)用和研究較少。SiO2作為惰性粉末可以抑制爆炸，氣相法改性后的納米SiO2具有更大的比表面積和疏水性，但是有關(guān)疏水性SiO2在抑制爆炸作用方面的研究較少。因此，本文中通過設(shè)計(jì)長(zhǎng)管氣體-粉末爆炸的測(cè)試平臺(tái)，分析納米SiO2自身的阻燃性和對(duì)CaCO3的流動(dòng)性增強(qiáng)效果在丁烷氣體爆炸中的影響，分析爆炸過程中火焰?zhèn)鞑ニ俣群蛪毫Φ鸟詈详P(guān)系，以期為粉體抑爆技術(shù)提供一定的理論支持。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 測(cè)試平臺(tái)

爆炸測(cè)試容器使用可承受2.5 MPa壓力的高硼硅鋼化玻璃長(zhǎng)管，總長(zhǎng)度1 000 mm、內(nèi)徑100 mm。長(zhǎng)管兩端使用快接法蘭加固并安裝傳感器，管外壁使用不銹鋼加固并安裝光敏傳感器，長(zhǎng)管共設(shè)置了15個(gè)光敏傳感器來記錄火焰?zhèn)鞑サ倪^程。光敏傳感器使用型號(hào)為SGPN88MQ的硅光電池，其光譜響應(yīng)范圍為230～1 050 nm，響應(yīng)時(shí)間小于2 ns。為避免外界光源和火焰光反射引起的光電信號(hào)干擾測(cè)試，每個(gè)光敏傳感器使用PCB板接入引腳并使用黑色PLA材料的遮光槽固定，使其只接受到當(dāng)前位置管內(nèi)的光電信號(hào)，不受到管道中反射光的影響，通過不同位置光敏傳感器獲得的火焰信號(hào)時(shí)間差計(jì)算火焰?zhèn)鞑サ乃俣取毫鞲衅鞑杉秶鸀?～1 MPa，精度為0.5%FS，兩只壓力傳感器一只放置于點(diǎn)火器位置，一只放置于長(zhǎng)管后段。點(diǎn)火設(shè)備是由12 V電源通過高壓包升壓供電極進(jìn)行尖端放電，放電能量15 kV，尖端放電距離為2 mm，點(diǎn)火能量滿足可燃?xì)怏w的最小點(diǎn)火能。長(zhǎng)管兩端的進(jìn)氣口和出氣口各留有一個(gè)接口用來連接循環(huán)泵，使倉(cāng)體內(nèi)氣體均勻混合，循環(huán)泵流量為5 L/min。噴粉裝置采用預(yù)混氣體攜帶粉體，預(yù)先將測(cè)試粉體布置于槽內(nèi)，使用高壓預(yù)混氣體對(duì)粉塵進(jìn)行垂直噴揚(yáng)，噴射壓力為0.8 MPa，噴揚(yáng)高度達(dá)到1.7 m，噴射后粉末可以較好地在爆炸環(huán)境中擴(kuò)散。裝置外殼使用黑色PLA材料，一方面可以防止外界光對(duì)光敏傳感器的干擾，另一方面材料質(zhì)量小、強(qiáng)度大，表面使用銅箔覆蓋后具有良好的屏蔽效果，裝置結(jié)構(gòu)和實(shí)物圖如圖1所示；所有的傳感器和控制元器件通過NI公司的數(shù)據(jù)采集卡控制和采集數(shù)據(jù)，通過LabVIEW編程實(shí)現(xiàn)同計(jì)算機(jī)的交互[17]，NI數(shù)據(jù)采集卡采集工作頻率為250 kHz，其中每個(gè)通道的光敏傳感器采集頻率為15.6 kHz，每個(gè)光電傳感器距離約70 mm，在良好的屏蔽措施下，可以捕捉到傳播速度200 m/s以上物體的光電信號(hào)，詳細(xì)描繪出爆炸火焰動(dòng)態(tài)。測(cè)試平臺(tái)流程圖如圖2所示。

圖1 裝置結(jié)構(gòu)和局部實(shí)物圖Fig.1 Structure of the device and photographs of physical parts

圖2 測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram of the structure of test system

1.2 實(shí)驗(yàn)工況

本實(shí)驗(yàn)主要研究納米疏水性粉末作為阻燃劑和流動(dòng)性增強(qiáng)劑協(xié)同納米CaCO3粉末對(duì)丁烷爆炸的抑制效果。因此，實(shí)驗(yàn)考慮了以下情況：

（1）丁烷體積分?jǐn)?shù)為2.10%、3.15%、4.20%、5.15%的丁烷-空氣混合氣體；

（2）丁烷體積分?jǐn)?shù)為4.20%的丁烷-空氣混合氣體，噴灑粉末質(zhì)量濃度為106 g/m3的混合粉末（SiO2和CaCO3的質(zhì)量比分別為1∶0.5、1∶1、1∶1.5、1∶2）；

（3）丁烷體積分?jǐn)?shù)為4.20%的丁烷-空氣混合氣體，噴灑粉末為質(zhì)量濃度53、106、159、212 g/m3的混合粉末（SiO2和CaCO3的質(zhì)量比為1∶1）。

利用流量計(jì)控制通入預(yù)設(shè)體積分?jǐn)?shù)的丁烷氣體，在輸氣完成后使用循環(huán)泵進(jìn)行5 min循環(huán)，循環(huán)泵的流量為5 L/min。為確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每種工況重復(fù)3～5次，取重復(fù)性較好的3 組數(shù)據(jù)的平均值計(jì)算衰減率。通過定落差法測(cè)得不同工況下粉末的休止角，在每次實(shí)驗(yàn)后使用大流量氣泵對(duì)爆炸管道的燃燒產(chǎn)物和多余的粉塵進(jìn)行吹除，并對(duì)爆炸管道進(jìn)行干燥處理。表1為不同工況下混合粉末的參數(shù)。可以看出，添加疏水性粉末可以顯著降低粉末休止角，改善粉末流動(dòng)性和儲(chǔ)存效果，降低噴灑后粉末的殘余量，提高噴灑效率。

表1 粉末參數(shù)Table1 Parameters of powder

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 抑制機(jī)理分析

圖3為不同體積分?jǐn)?shù)丁烷爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊淖兓幱诒ㄏ孪?.10%體積分?jǐn)?shù)的丁烷由于丁烷含量過少，火焰?zhèn)鞑ニ俣容^慢，長(zhǎng)管內(nèi)的火焰?zhèn)鞑o法形成有效爆炸；5.25%體積分?jǐn)?shù)丁烷由于反應(yīng)物過多，長(zhǎng)管內(nèi)氧氣不足，也導(dǎo)致火焰?zhèn)鞑ニ俣容^低；相較而言，4.20%體積分?jǐn)?shù)的丁烷爆炸更加劇烈，火焰?zhèn)鞑プ兓用黠@，預(yù)混氣體被點(diǎn)燃后，在壓力的作用下火焰?zhèn)鞑ニ俣瘸烧鹗幨缴仙?，在長(zhǎng)管出口處達(dá)到最大值（97.2 m/s）。因此選擇丁烷體積分?jǐn)?shù)為4.20%的丁烷-空氣混合氣體進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

圖3 不同體積分?jǐn)?shù)丁烷爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣菷ig.3 Flame propagation velocity of butane explosion with different volume fractions

研究表明，超細(xì)粉末與分散介質(zhì)有巨大的界面能，這種高度分散的多相體系很可能表現(xiàn)出強(qiáng)烈的團(tuán)聚特征，同時(shí)粉末的吸濕受潮特性也容易在氣相中產(chǎn)生粒徑較大的二次粉末，導(dǎo)致實(shí)際爆炸環(huán)境中的粉末濃度下降[18-20]。表1結(jié)果表明，疏水性SiO2可以降低混合粉末休止角，但掃描電鏡和EDS分層圖像表明（見圖4），CaCO3粉末依然存在團(tuán)聚，細(xì)小的SiO2粉末附著在團(tuán)聚的CaCO3表面，防止其進(jìn)一步團(tuán)聚結(jié)塊，由于疏水性粉末的作用，混合粉末團(tuán)聚結(jié)塊現(xiàn)象減少，提高了爆炸環(huán)境中實(shí)際擴(kuò)散粉末的濃度?；旌戏勰┮直瑱C(jī)理分析如圖4所示，丁烷燃燒反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量自由基，SiO2作為惰性粉體本身性質(zhì)較穩(wěn)定，不易受熱分解，對(duì)燃燒的抑制作用主要在于對(duì)自由基的吸收[9]，熱重分析表明，改性的SiO2粉體在升溫過程中會(huì)持續(xù)損失質(zhì)量，更容易吸收熱量，并且氣相法制備的改性納米SiO2粒徑極小，且表面改性，使其擁有較大的比表面積，能吸收熱量和吸附較多的自由基并使其失去活性。同時(shí)，CaCO3在高溫下會(huì)發(fā)生熱解反應(yīng)，熱解釋放出CO2稀釋反應(yīng)物濃度，并且粒徑對(duì)CaCO3的熱解有較大影響，其分解速率隨粒徑的減小而加快，在納米粒度分布下存在一些粒徑更小的粉體，這些小顆粒更容易在燃燒區(qū)域發(fā)生熱解，且分解溫度更低，分解速率更快[7]。兩種粉體都提供了與自由基反應(yīng)的機(jī)會(huì)，吸收了大量熱量，減少了專注于燃燒反應(yīng)的自由基，釋放CO2稀釋反應(yīng)物濃度，從而降低了燃燒反應(yīng)速率，對(duì)爆炸起到抑制作用。另一方面，改善后粉末的團(tuán)聚結(jié)塊現(xiàn)象減少，休止角減小，流動(dòng)性提高，擴(kuò)散在爆炸環(huán)境中的粉末的實(shí)際濃度增加，這也是抑制爆炸效果提高的一個(gè)原因。

圖4 混合粉末抑制爆炸分析（熱重分析（TG），圖右上；能譜分析（EDS分層圖像），圖右下）Fig.4 Explosion suppression analysis of mixed powder(Thermogravimetric analysis(TG)image,upper right;and energy dispersive spectrometer analysis(EDS layered image)image,lower right)

2.2 不同工況實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 不同比例混合粉末對(duì)丁烷爆炸影響

如表1所示，添加疏水性粉末項(xiàng)目的休止角均有較大程度的減小，混合粉末的噴灑殘余量下降，證明混合粉末的噴灑效率得到了提高，混合粉末的流動(dòng)性和擴(kuò)散效果已經(jīng)得到改善。圖5為不同配比條件下，混合粉末對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?，可以看出，在同?06 g/m3的粉塵質(zhì)量濃度下，使用單一納米CaCO3粉末能使火焰?zhèn)鞑ニ俣让黠@下降，在初期爆炸的燃燒區(qū)域內(nèi)，CaCO3對(duì)長(zhǎng)管的前段150 mm處對(duì)火焰?zhèn)鞑サ囊种颇芰^弱，此時(shí)火焰?zhèn)鞑ニ俣妊杆偕仙_(dá)到最大（28.22 m/s）。隨著熱解的發(fā)生管內(nèi)的自由基被大量結(jié)合，削弱了爆炸鏈?zhǔn)椒磻?yīng)并且阻礙了熱量向可燃物的傳遞，導(dǎo)致火焰速度下降，在壓力的作用下到達(dá)長(zhǎng)管出口前火焰速度再次攀升。圖5的結(jié)果表明，添加疏水性納米SiO2的幾組工況中爆炸均被抑制，得益于比表面積較大的SiO2粉末和改性后較低的熱解溫度，混合粉末可以在爆炸初期吸收較多的前驅(qū)沖擊波和結(jié)合較多的自由基，使爆炸沒有出現(xiàn)使用單一CaCO3時(shí)初期速度迅速攀升的現(xiàn)象；在106 g/m3濃度下，質(zhì)量比為1∶1的混合粉末的火焰?zhèn)鞑ニ俣仍陂L(zhǎng)管400～500 mm處由40.39 m/s降至2.88 m/s，管內(nèi)火焰?zhèn)鞑サ钠骄俣人p率達(dá)到85.5%，最大爆炸壓力衰減率達(dá)到59.6%（見圖6），衰減率為四組工況中的最大值。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，提高混合粉末中納米CaCO3的比例并不能繼續(xù)降低火焰?zhèn)鞑ニ俣?，相反在接近出口處火焰?zhèn)鞑ニ俣瘸霈F(xiàn)了更大的回升，這可能是由于出口處PVC膜被沖破后，管內(nèi)壓力和熱量被瞬間釋放，火焰前鋒對(duì)CaCO3的熱解能力下降，此時(shí)起主要抑制作用的是比表面積較大的SiO2粉末。

圖5 不同實(shí)驗(yàn)工況下的混合粉末對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊慒ig.5 Flame propagation velocity under different experimental conditions

圖6 不同實(shí)驗(yàn)工況下的衰減率Fig.6 Decay rates under different experimental conditions

2.2.2 不同濃度混合粉末對(duì)丁烷爆炸影響

圖7為不同質(zhì)量濃度的混合粉末對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懀诜蹓m質(zhì)量濃度較?。?3 g/m3）時(shí)，粉末含量不足，在長(zhǎng)管前段火焰速度達(dá)到32.1 m/s，同時(shí)壓力衰減率也較小，對(duì)爆炸的抑制能力明顯弱于質(zhì)量濃度為106 g/m3的混合粉末；當(dāng)粉末質(zhì)量濃度過大（159、212 g/m3）時(shí)，雖然火焰?zhèn)鞑ニ俣扔兴陆?，爆炸被抑制，但在長(zhǎng)管前段（爆炸初期）對(duì)火焰?zhèn)鞑バ纬闪舜龠M(jìn)作用。這可能是由于具有較大比表面積的粉末吸附了大量的氧分子，這為氧化燃燒過程提供了充足的氧氣并對(duì)燃燒起到了促進(jìn)作用。隨著氧氣被消耗，粉末的抑制作用再次體現(xiàn)出來[21-23]。圖8的衰減率結(jié)果表明，粉末質(zhì)量濃度對(duì)爆炸壓力的影響大于對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懀?06 g/m3質(zhì)量濃度下，質(zhì)量比為1∶1的混合粉末對(duì)丁烷爆炸的火焰?zhèn)鞑ニ俣群捅ǔ瑝嚎梢云鸬阶畲蟪潭鹊囊种菩Ч?/p>

圖7 不同質(zhì)量濃度的混合粉末對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊慒ig.7 Flame propagation velocity at different powder concentrations

圖8 不同質(zhì)量濃度下的衰減率Fig.8 Decay rates under different mass concentrations

2.3 爆炸速度和壓力的耦合分析

丁烷爆炸過程中，壓力波與火焰相互作用，形成一系列反饋機(jī)制，影響燃燒反應(yīng)的強(qiáng)度，圖9（a）為不添加任何粉末時(shí)丁烷爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c壓力的變化。預(yù)混氣體在被點(diǎn)燃后，火焰?zhèn)鞑ニ俣瘸掷m(xù)增加，并于管道出口處達(dá)到最大值（97.2 m/s），此時(shí)管內(nèi)壓力上升并穩(wěn)定至最大超壓（8.7 kPa），整個(gè)過程中火焰速度和壓力均處于上升趨勢(shì)，速度的變化存在小幅震蕩。圖9（b）～（c）為添加質(zhì)量濃度為106 g/m3的不同粉末時(shí)爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c壓力的變化，兩圖結(jié)果均表現(xiàn)出，在粉末抑制作用下爆炸壓力達(dá)到最大值時(shí)速度幾乎降至最低，壓力變化呈現(xiàn)單峰曲線。圖9（c）為抑制效果最好的工況中火焰?zhèn)鞑ニ俣群蛪毫Φ淖兓?，結(jié)果表明，20 ms前火焰?zhèn)鞑ニ俣妊杆偕仙捎诨鹧姘l(fā)展初期，燃燒區(qū)域較小，此時(shí)管內(nèi)壓力并沒有發(fā)生明顯變化。20～50 ms時(shí)，火焰?zhèn)鞑ニ俣炔粩嘞陆?，此時(shí)主要的抑制作用的是SiO2粉末。但燃燒反應(yīng)仍在繼續(xù)，管內(nèi)熱量產(chǎn)生大于耗散，管內(nèi)壓力逐漸攀升至3.5 kPa。68 ms時(shí)，管內(nèi)處于封閉狀態(tài)，此時(shí)火焰?zhèn)鞑ニ俣冉咏畹椭刀ǔ瑝哼_(dá)到最大值，兩者之間存在明顯的耦合關(guān)系，由于管內(nèi)封閉壓力達(dá)到最大，火焰速度受壓力和粉末作用降至最小。隨后泄爆口的PVC膜被破壞，管內(nèi)部分熱量和氣體被瞬間釋放，導(dǎo)致管內(nèi)壓力下降，燃燒區(qū)的火焰鋒面在失去了前方壓力后，速度再次上升。在管內(nèi)壓力回落至2.1 kPa后，受泄爆口破壞的影響，在95～125 ms內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣群蛪毫Τ霈F(xiàn)了相似的上升趨勢(shì)。一方面，泄爆口破壞的瞬間氣體攜帶大量粉末噴出，使得未燃?xì)怏w密度和阻礙火焰前鋒的粉末濃度降低，另一方面，管內(nèi)的燃燒反應(yīng)仍在繼續(xù)，火焰厚度和燃燒區(qū)域也不斷增大，但反應(yīng)劇烈程度有所緩和，可以明顯看出，在粉末的抑制作用下，長(zhǎng)管壓力的變化具有一定的滯后。因此，管內(nèi)的爆炸雖然被粉末抑制，但仍無法終止燃燒反應(yīng)，火焰速度和壓力仍然以較小的速率上升。

圖9 不同條件下4.20%的丁烷爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c壓力耦合關(guān)系Fig.9 Coupling relationship between flame propagation velocity and pressure of 4.20% butane explosion under different conditions

3 結(jié) 論

通過設(shè)計(jì)搭建的爆炸測(cè)試平臺(tái)對(duì)疏水性粉末協(xié)同抑爆效果進(jìn)行了測(cè)試，在納米疏水性粉末的作用下，混合粉末休止角最大減小了11.64°，噴灑后粉末的殘余量有所下降，混合粉末的貯存能力和擴(kuò)散效果得到了改善，具體結(jié)論如下。

（1）納米疏水性SiO2粉末和納米CaCO3粉末均能吸收和消耗燃燒區(qū)域的自由基，且改性SiO2粉末比表面積較大，容易結(jié)合自由基，納米CaCO3的熱解也消耗了自由基，兩者均抑制了燃燒過程，阻礙了爆炸前驅(qū)沖擊波。此外，納米SiO2彌補(bǔ)了爆炸初期CaCO3對(duì)燃燒反應(yīng)抑制較弱的缺陷，兩種粉末協(xié)同作用下對(duì)氣體爆炸的抑制效果優(yōu)于單一抑爆效果。

（2）不同濃度下的混合粉末均能對(duì)爆炸起到抑制作用，但隨著混合粉末濃度的不斷提高，火焰?zhèn)鞑ニ俣群妥畲蟊▔毫Φ乃p率并沒有繼續(xù)增大，且當(dāng)粉末濃度超過一定范圍后還會(huì)對(duì)初期的爆炸形成促進(jìn)作用。

（3）通過對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俣群蛪毫ψ兓鸟詈戏治隹芍?，火焰速度和壓力隨時(shí)間變化的曲線線形具有一定的相似性。在粉末的抑制作用下，爆炸壓力達(dá)到最大值時(shí)速度幾乎降至最低，粉末的抑制作用會(huì)使壓力變化有一定的滯后，同時(shí)，管內(nèi)爆炸壓力的瞬間變化也會(huì)影響火焰?zhèn)鞑ニ俣?，所以火焰速度只能在一定程度上反映燃燒區(qū)域反應(yīng)的強(qiáng)弱。本研究在納米疏水性SiO2粉末作為流動(dòng)增強(qiáng)劑和阻燃劑與納米CaCO3粉末的質(zhì)量比為1∶1混合、質(zhì)量濃度為106 g/m3的條件下，對(duì)丁烷體積分?jǐn)?shù)為4.20%的丁烷-空氣混合氣體爆炸的抑制效果最佳，火焰?zhèn)鞑テ骄俣群捅ǔ瑝旱乃p率分別為85.5%和59.6%。