[发明专利]一种初始流态预混可燃气体/粉尘爆炸实验装置及方法

说明书

一种初始流态预混可燃气体/粉尘爆炸实验装置，包括反应容器、配气系统、高压点火系统、数据采集系统、高速摄像/纹影系统、循环风扇系统和温控系统，反应容器右侧安装循环风扇系统，数据采集系统包括电脑、数据采集仪、同步控制器、离子探针以及压力传感器和温度传感器，高压点火系统包括可变能量点火器和点火电极，高速摄像/纹影系统包括高速相机、纹影仪，架设在两块石英玻璃观察窗口前，温控系统包括温控仪、位于反应容器外壁的加热装置和带加热功能的整流板。进行不同初始流速条件下可燃气体/粉尘爆炸实验，并且可以改变混合物的初始温度和压力，采用密闭的环形管道作为反应容器，能够确保可燃气体/粉尘在反应容器内处于相对稳定的初始流速和均匀分布，能够与实际情况更接近，能够更真实的揭示实际可燃气体/粉尘爆炸规律。

技术领域

本发明涉及可燃气体/粉尘爆炸测试技术领域，具体涉及一种初始流态预混可燃气体/粉尘爆炸实验装置及方法。

背景技术

近些年，可燃气体/粉尘爆炸事故频发，造成重大的财产损失和人员伤亡。可燃气体爆炸是煤炭、石油化工、油气储运及城镇燃气等行业经常遇到的问题，矿井巷道内发生的瓦斯爆炸、管道运输或容器储存时都存在气体爆炸的危险。粉尘爆炸事故多发生于粉尘输送管道系统中和集尘排气管路系统。无论是车间的通风换气，设备的吸风除尘，使用气力输送系统是减少作业环境内粉尘飘散的最好选择，整个过程都在密封环境下进行操作。现有预混气体爆炸实验开展前气体一般处于静止状态，与实际条件存在偏差；对流动状态下的气体/粉尘爆炸实验一般在20L球形容器内开展实验，采用风扇和搅拌器带动可燃气体/粉尘旋转流动，难以定量描述可燃气体/粉尘混合物的流动状态。

基于以上所述，本发明对具有初始流速的均匀分布的可燃气体/粉尘爆炸实验进行研究，拟研制一套密闭条件下预混可燃气体/粉尘爆炸实验装置，模拟爆炸前管道气体/粉尘不同温度和压力下的均匀分布和流动状态，开展不同温度压力条件下具有初始流动状态的混合气体/粉尘管道爆炸实验。

发明内容

针对上述存在的问题，为了研究具有不同温度压力下有一定初始流速并均匀分布的可燃气体/粉尘爆炸特性，本发明提供一种不同初始流态下预混可燃气体/粉尘管道爆炸特征实验装置。

本发明的技术解决方案是：一种初始流态预混可燃气体/粉尘爆炸实验装置，其特征在于： 包括反应容器、配气/供粉系统、高压点火系统、数据采集系统、高速摄像/纹影系统、循环风扇系统和温控系统，所述反应容器截面为方型环状透明管道，所述反应容器上右下方设有进口，所述配气/供粉系统由气瓶、不锈钢细管和供粉装置以及阀门组成，所述配气/供粉系统与所述反应容器进口连接，所述反应容器下方设有出气口，所述反应容器出气口安装除粉装置，所述反应容器右侧安装所述循环风扇系统，所述数据采集系统包括电脑、数据采集仪、同步控制器、离子探针以及压力传感器和温度传感器，所述压力传感器、所述温度传感器安装在透明管道上并通过导线与所述数据采集仪电性连接，所述数据采集仪和所述同步控制器与所述电脑电性连接，所述高压点火系统为可变能量点火器，所述可变能量点火器安装在所述反应容器内并高于表面，所述可变能量点火器电极处设有所述离子探针，所述离子探针与所述同步控制器电性连接，所述高速摄像/纹影系统包括高速相机和纹影仪，所述高速相机与所述同步控制器和所述电脑电性连接，所述反应容器前后设有两块石英玻璃观察窗口，所述纹影仪架设在两块所述石英玻璃观察窗口前，便于拍摄管道内火焰动力学变化。

作为进一步的改进，其特征在于：所述反应容器上表面均设有测试口，所述测试口包括压力测试口、温度测试口和离子探针测试口，可记录下爆炸温度和压力，开展不同温度压力状态下的混合气体/粉尘管道爆炸试验，离子探针测试口可以用来采集点火时的离子流，确认点火引爆时间，从而触发同步控制器，进而控制采集系统和高速摄像系统同步工作。

作为进一步的改进，其特征在于：所述石英玻璃观察窗四周设有密封条，并用夹板和四氟乙烯夹持器固定于反应容器上，可以确保气密性，所述反应容器外壁除石英玻璃观察窗之外区域设有加热装置，可改变温度变量，开展不同温度下的混合气体/粉尘管道爆炸实验。