[发明专利]一种受限空间内掺氢天然气爆炸特性实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种受限空间内掺氢天然气爆炸特性实验装置，其特征在于，包括管道系统和配气系统，所述管道系统包括依次相连的驱动管、可视管和测试管，所述配气系统包括真空泵、电控阀组和与电控阀组中每个电控阀相连的气瓶管路，所述配气系统通过进气口与驱动管相连。

2.如权利要求1所述的一种受限空间内掺氢天然气爆炸特性实验装置，其特征在于，所述管道系统为水平放置的横截面为方形的直管。

3.如权利要求1所述的一种受限空间内掺氢天然气爆炸特性实验装置，其特征在于，所述驱动管内部设置有孔板障碍物，所述孔板障碍物包括若干个中心开方孔的方形孔板，所述方形孔板通过螺杆和螺母串接，方形孔板可拆卸且每个方形孔板之间的距离均可调。

4.如权利要求1所述的一种受限空间内掺氢天然气爆炸特性实验装置，其特征在于，所述测试管的右端面采用薄膜密封；所述薄膜优选为聚四氟乙烯薄膜；

所述测试管内设置有烟熏薄膜。

5.如权利要求1所述的一种受限空间内掺氢天然气爆炸特性实验装置，其特征在于，所述气瓶管路包括甲烷气瓶管路、氢气气瓶管路、混合气瓶管路、空气瓶管路、氮气瓶管路、惰性气体气瓶管路，每条气瓶管路上均设置有压力传感器。

6.如权利要求1所述的一种受限空间内掺氢天然气爆炸特性实验装置，其特征在于，还包括点火系统，所述点火系统包括可调式点火器和点火电极，可调式点火器与点火电极相连，所述点火电极设置于驱动管左端面内部，点火电极的点火位置处于驱动管的中心线上，点火电极与驱动管左端面的距离可调。

7.如权利要求1所述的一种受限空间内掺氢天然气爆炸特性实验装置，其特征在于，还包括采集系统，所述采集系统包括图像采集系统和数据采集系统；

所述图像采集系统包括高速摄像机，通过可视管上设置的透明视窗采集图像信息；

所述数据采集系统包括高频压力传感器、火焰传感器、数据采集仪，所述数据采集仪与高频压力传感器和火焰传感器相连；

所述驱动管、可视管和测试管的上下壁对称设置螺纹接口，用于对称安装高频压力传感器和火焰传感器。

8.如权利要求1所述的一种受限空间内掺氢天然气爆炸特性实验装置，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括同步控制器、计算机、可编程控制器，用于在实验中实现点火、图像采集、数据采集的同步控制和配气时的过程控制与压力显示。

9.一种受限空间内掺氢天然气爆炸特性实验方法，基于权利要求1-8任一所述的一种受限空间内掺氢天然气爆炸特性实验装置，其特征在于，包括以下步骤：

通过配气系统配置所需配比的可燃性预混气体；将预混气体充入管道内，当管道内压力到达设定压力后，关闭进气口；

将气体静置设定时间，使气体达到静止状态并混合均匀；

打开可调式点火器，使输出电压升至预设点火电压，然后开启数据采集仪、同步控制器以及高速摄像机并处于等待状态，准备完毕后启动同步控制器，使可调式点火器、高速摄像机和数据采集仪按预设的时间依次触发，动态测量火焰传播过程中各项数据。

10.如权利要求9所述的一种受限空间内掺氢天然气爆炸特性实验方法，其特征在于，所述通过配气系统配置所需配比的可燃性预混气体，具体为：

设置比例参数，采用分压法配置目标比例的可燃混合气体，通过控制电控阀的开闭实现对混合气体的比例控制；将可燃气体和助燃气体以目标当量比和掺氢比输送进混合气瓶进行均匀混合。