[發明專利]粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測實驗系統

在審

• 申請號: 201710205379.3
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106908480A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 高偉;姜海鵬;任婧杰;張大為;畢明樹
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N25/54
• 分類號: G01N25/54
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙)11387
• 代理人: 張向琨

技術領域

本發明涉及粉塵燃燒技術領域，尤其涉及一種粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測實驗系統。

背景技術

粉塵爆炸是粉塵在爆炸極限范圍內，遇到熱源(明火或高溫表面等)，形成火焰并瞬間傳播至易燃粉塵散布空間，同時釋放大量熱，產生高溫和爆燃超壓導致破壞效應的現象。其對眾多涉及易燃粉體制備、使用和處理的行業，如染料、藥物、糧食、金屬、塑料、織物、木材、采礦等行業，一直構成嚴重威脅。

粉塵爆炸的易發性、偶然性和強破壞性等特征，緣于粉塵爆炸火焰傳播過程的復雜性。相比于氣體爆炸火焰傳播，粉塵爆炸火焰傳播集中在固相粒子、熱解氣化可燃氣體及液化粒子共存的異相體系中進行，懸浮于空氣中的粒子歷經受熱、熱解/氣化、與氧化劑混合、點燃、燃燒及熄滅的動力學過程，這決定了粉塵爆炸火焰傳播過程為非穩態傳播且易受多種因素的影響，如粒子的理化特性、粒徑、形狀、濃度等。因此，全面揭示粉塵爆炸中火焰的傳播機理，從本質上防控粉塵爆炸危害的目的，既有科學研究價值又是現實應用需求。

目前，國內外研究粉塵燃燒爆炸所用的實驗裝置大多是密閉容器，如20L爆炸球、粉塵云著火溫度測試裝置等，而極少數機構研究開放空間粉塵爆炸火焰結構和傳播機理，且現有的極少數開放空間粉塵爆炸火焰測試實驗裝置大多采用在開放空間自由噴吹粉塵，不能形成濃度均勻的粉塵云，顆粒粒徑也完全取決于購置的粉塵樣品。Shoshin、Dreizin根據靜電原理設計了產生金屬氣溶膠的實驗裝置；Goroshin、Risha等根據電動推桿送料原理建立了預混粉塵火焰裝置。這兩種裝置都是在完全開放空間噴撒粉塵，不能形成濃度均勻的粉塵云。于2012年1月18日公布的中國專利申請CN201110153130.5提供了一種“開放空間粉塵連續吹噴預混燃燒實驗系統”，所述的粉塵燃燒實驗系統是將粉塵分散到完全開放的空間，但不能形成濃度均勻的粉塵云，同時不能對顆粒不均勻的有機粉塵進行處理，形成粒度均勻、形狀規則的粉塵云。

發明內容

鑒于背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測實驗系統，其能在觀測區域內形成粒度均勻、形狀規則的粉塵云，進而實現在觀測區域內觀測粉塵爆炸火焰的傳播行為。

為了實現上述目的，本發明提供了一種粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測實驗系統，其包括：管道組件，形成有觀測區域；粉塵供給裝置，向觀測區域提供粉塵；以及點火機構，固定設置于管道組件并用于點燃觀測區域內的粉塵。粉塵供給裝置包括：儲粉罐，儲存有粉塵；噴嘴，連通儲粉罐；加熱機構，將儲粉罐內的粉塵加熱至熔點以形成液態燃料；以及第一高壓儲氣罐，儲存有高壓氣體且通過第一管路連通于儲粉罐。其中，儲粉罐內的液態燃料在第一高壓儲氣罐內的高壓氣體的推動作用下經由噴嘴噴入觀測區域中，然后被點火機構點燃，從而實現在觀測區域內觀測粉塵爆炸火焰的傳播行為。

本發明的有益效果如下：

在根據本發明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測實驗系統中，儲粉罐內的粉塵被加熱機構加熱成液態，液態燃料通過第一高壓儲氣罐和噴嘴被均勻噴入觀測區域中以形成粒度均勻、形狀規則的粉塵云，粉塵云被點火機構點燃后，從而實現在觀測區域內觀測粉塵爆炸火焰的傳播行為。

附圖說明

圖1是根據本發明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測實驗系統的簡化示意圖。

圖2是圖1中的管道組件的一連接示意圖，其中觀測區域處于封閉狀態。

圖3是圖1中的粉塵供給裝置的連接示意圖。

圖4是圖1中的管道組件的另一連接示意圖，其中觀測區域處于開放狀態。

其中，附圖標記說明如下：

1 管道組件25 第二高壓儲氣罐

11 頂部管道 26 針型塞

12 中部管道 27 第三高壓儲氣罐

121 凸部28 熱電偶

13 底部管道 3 點火機構

14 底座 31 點火電極

15 電磁伸縮器 32 點火器

151 伸縮桿S 觀測區域

2 粉塵供給裝置M 金屬絲網

21 儲粉罐 V 電磁閥

22 噴嘴 F 壓力表

221 腔體P1 第一管路

222 噴口P2 第二管路

23 加熱機構 P3 第三管路

24 第一高壓儲氣罐

具體實施方式

下面參照附圖來詳細說明根據本發明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測實驗系統。