[发明专利]一种腔体结构对瓦斯爆轰消波效应的测试方法

摘要

本发明公开了一种腔体结构对瓦斯爆轰消波效应的测试方法。其将管道、法兰盘、螺栓螺母、腔体、压力传感器、火焰传感器、电极、交流电源、真空泵、数字真空表、高纯甲烷气瓶、空压机、循环泵、压气阀、吸气阀、进气阀、第一循环阀、第二循环阀、加速片、膜片、钢片、动态数据采集器、高速摄像仪、上位机连接成试验系统开展试验；其中，腔体的材料为高强度透明有机玻璃，腔体一端为夹角120°～160°的锥角构造，加速片在预混加速段内设置3～6片，高速摄像仪每秒至少105帧。本发明可研究瓦斯爆轰在经过腔体结构前后冲击波传播速度、火焰传播速度和冲击强度衰减规律，探索腔体结构对瓦斯爆轰的消波效应。

主权项

一种腔体结构对瓦斯爆轰消波效应的测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将管道、法兰盘、螺栓螺母、腔体、压力传感器、火焰传感器、电极、交流电源、真空泵、数字真空表、高纯甲烷气瓶、空压机、循环泵、压气阀、吸气阀、进气阀、第一循环阀、第二循环阀、加速片、钢片、动态数据采集器、高速摄像仪、上位机连接成试验系统，加入膜片将试验系统分成预混加速段和冲击传播段两部分；其中，所述腔体的材料为高强度透明有机玻璃，腔体一端为夹角120°～160°的锥角构造，腔体高度等于管道直径，腔体长度为管道直径的1.5～5倍，腔体与膜片之间的距离至少为2m；所述管道直径为200mm；所述加速片为圆环结构，内环直径为管道直径1/3～1/2，且加速片在预混加速段内设置3～6片，每两个加速片之间的距离至少为50cm；所述膜片为聚乙烯材料，膜片厚度为0.5～2mm，膜片直径比管道直径大1～3cm；所述压力传感器和火焰传感器在腔体的前、后各设置两个，且此两个压力传感器之间距离为3～10cm、此两个火焰传感器之间距离为3～10cm；所述电极为两根金属棒，一端连接交流电源，另一端连接熔丝；所述交流电源为24～48V交流电；所述高速摄像仪位于腔体一侧，高速摄像仪与腔体的距离至少为1m，高速摄像仪每秒至少105帧；(2)按顺序先后开启压气阀和空压机，保持吸气阀、进气阀、第一循环阀和第二循环阀的关闭状态，检查预混加速段的气密性，在确定预混加速段不漏气后，按顺序先后关闭空压机和压气阀；(3)开启数字真空表和吸气阀，保持压气阀、进气阀、第一循环阀和第二循环阀的关闭状态，开启真空泵进行抽真空；在达到试验需要真空度后关闭真空泵，开启进气阀和高纯甲烷气瓶进行甲烷气体配送，待充入试验所需体积分数甲烷气体后，按顺序先后关闭高纯甲烷气瓶和进气阀；(4)在开启第一循环阀和第二循环阀后，开启循环泵对预混加速段内甲烷和空气进行预混搅拌，在循环泵工作10～20min后关闭循环泵，后再关闭第一循环阀和第二循环阀；在检查预混加速段内混合气体处于大气压后，关闭吸气阀和数字真空表；(5)开启动态数据采集器和高速摄像仪，在上位机中打开数据采集软件和高速摄像软件，设置压力传感器和火焰传感器触发参数，并使动态数据采集器处于采集待触发状态，设置高速摄像仪触发模式为内触发；(6)保持压气阀、吸气阀、进气阀、第一循环阀和第二循环阀的关闭状态，开启交流电源对电极进行点火，爆炸冲击波冲破膜片后沿冲击传播段传播，并触发动态数据采集器进行压力数据和火焰数据采集，同时触发高速摄像仪对冲击波通过腔体情况进行摄像；上位机保存压力传感器和火焰传感器采集的数据信息以及高速摄像仪摄像数据信息；(7)取下钢片，保持吸气阀、进气阀、第一循环阀和第二循环阀的关闭状态，按顺序先后开启压气阀和空压机，对成预混加速段和冲击传播段进行正压吹扫，去除内部废气，20～30min后按顺序先后关闭空压机和压气阀；(8)切断所有电源，或更换膜片和电极之间的熔丝后按(2)～(7)进行下一次试验；(9)通过对上位机内保存的压力数据信息、火焰数据信息和摄像数据信息进行分析和处理，找到腔体对瓦斯爆轰的消波作用规律。