[发明专利]一种具有浓度梯度的可燃气体爆炸实验装置及使用方法

说明书

本发明提供了一种具有浓度梯度的可燃气体爆炸实验装置及使用方法，抽真空；至爆炸反应容器内为真空状态。负压配比梯度浓度；在上反应容器和下反应容器配置出不同浓度的可燃气体，在通气过程中通过电气控制流量速度始终保持上反应容器和下反应容器的压力均衡。点火实验；气缸将隔板从隔板口中抽出，使上反应容器和下反应容器贯通，同时开始点火实验，在点火过程中，高速摄影以及纹影仪测量系统，通过分析最大爆炸压力、最大压力上升速率、爆炸波传播速度、流场形态、火焰演变等参数来研究具有浓度梯度的可燃气体爆炸传播机理，分析爆炸的演化动力学过程。效果是：可用以研究具有浓度梯度的可燃气体爆炸演化动力学过程及爆炸波传播机理。

技术领域

本发明提供了一种具有浓度梯度的可燃气体爆炸实验装置及使用方法，此装置和方法能够实现具有浓度梯度的可燃气体的配置，并实施具有浓度梯度的可燃气体爆炸的模拟实验。

背景技术

可燃气体火灾、爆炸事故是石油化工等工业火灾、爆炸事故中常见的灾害类型事故，有关可燃气体爆炸事故演化规律及相关数理模型的建立是工业火灾爆炸防治技术研究的热点。在最初开展的受限空间气体爆炸研究中，空间内气体往往被假设为可燃气体与氧气充分混合的均匀气体。然而众多研究者均认为，在实际气体爆炸事故中，可燃气体与氧气在爆炸发生时很可能没有完全混合，因此可燃气体在受限空间内存在浓度梯度。研究表明，具有浓度梯度的可燃气爆炸特性与均一浓度可燃气爆炸特性具有明显不同，同时表明，均一可燃气体环境中的典型理论及判据在具有浓度梯度的可燃气体环境中并不适用，在具有浓度梯度的可燃气体爆炸研究方面，前人的研究主要针对管道或狭长通道，而对于长宽高近似的空间研究较少。目前人们对可燃气体燃烧、爆炸特性研究通常采用火焰传播管、激波管、爆炸容器或模拟巷道等实验装置。目前我国粉尘云爆炸性能及爆炸极限测试分析国家标准主要有GB/T16425，GB/T16426，GB/T12474，其实验测试主要采用20L球形爆炸容器、1立方柱型爆炸容器，这些装置均以均一浓度的可燃气体为实验对象。

发明内容

本发明的目的是，提供一种可以模拟可燃气体浓度梯度（上下反应容器为不同浓度）场景并实施具有浓度梯度的可燃气体爆炸过程的实验方法及装置，从而研究具有浓度梯度的可燃气体爆炸演化动力学过程及爆炸波传播机理。

本装置的爆炸反应容器为长方体，爆炸反应容器分为上反应容器和下反应容器，中间由隔板分开，在实验过程中隔板可通过隔板抽离机构自动抽离隔板，使上、下反应容器联通，完成梯度浓度的实验条件。

本装置针对不同可燃气体样品，研制可生成具有浓度梯度的可燃气体，并在不同点火方式作用下可点火爆炸，点火后其内部的压力传感器会对内部压力的变化进行监测，将监测的爆炸压力的变化数据传至计算机。在点火过程中，设置高速摄影以及纹影仪测量系统。通过分析最大爆炸压力、最大压力上升速率、爆炸波传播速度、流场形态、火焰演变等参数来研究具有浓度梯度的可燃气体爆炸传播机理，分析爆炸的演化动力学过程。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种具有浓度梯度的可燃气体爆炸实验装置，其特征在于：包括爆炸反应容器、隔板抽离装置、配气系统、控制系统；

所述爆炸反应容器包括上反应容器、下反应容器、观察窗、上格莱圈、下格莱圈、燕尾状密封条；

所述隔板抽离装置包括隔板、气缸、消声器Ⅰ、压缩机；

所述配气装置包括电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅳ、消声器Ⅱ、真空泵Ⅰ、电磁阀Ⅴ、电磁阀Ⅵ、电磁阀Ⅶ、电磁阀Ⅷ、气泵、手动球阀、气源；

所述控制系统包括PCB压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅰ、PCB压力传感器Ⅱ、压力传感器Ⅱ、点火装置、电气控制柜、计算机；

所述上反应容器腔口的一圈凹槽Ⅰ内设有一圈上格莱圈，所述下反应容器腔口的一圈凹槽Ⅱ内设有一圈下格莱圈，将上反应容器和下反应容器的腔口对接固定在一起；