[發(fā)明專利]一種具有濃度梯度的可燃?xì)怏w爆炸實(shí)驗(yàn)裝置及使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810594691.0
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108802100B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許曉元;趙力增;劉晅亞;朱紅亞;紀(jì)超;于年灝
• 申請（專利權(quán)）人: 應(yīng)急管理部天津消防研究所
• 主分類號: G01N25/54
• 分類號: G01N25/54
• 代理公司: 天津中環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 12105
• 代理人: 胡京生

本發(fā)明提供了一種具有濃度梯度的可燃?xì)怏w爆炸實(shí)驗(yàn)裝置及使用方法，抽真空；至爆炸反應(yīng)容器內(nèi)為真空狀態(tài)。負(fù)壓配比梯度濃度；在上反應(yīng)容器和下反應(yīng)容器配置出不同濃度的可燃?xì)怏w，在通氣過程中通過電氣控制流量速度始終保持上反應(yīng)容器和下反應(yīng)容器的壓力均衡。點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)；氣缸將隔板從隔板口中抽出，使上反應(yīng)容器和下反應(yīng)容器貫通，同時開始點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，在點(diǎn)火過程中，高速攝影以及紋影儀測量系統(tǒng)，通過分析最大爆炸壓力、最大壓力上升速率、爆炸波傳播速度、流場形態(tài)、火焰演變等參數(shù)來研究具有濃度梯度的可燃?xì)怏w爆炸傳播機(jī)理，分析爆炸的演化動力學(xué)過程。效果是：可用以研究具有濃度梯度的可燃?xì)怏w爆炸演化動力學(xué)過程及爆炸波傳播機(jī)理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種具有濃度梯度的可燃?xì)怏w爆炸實(shí)驗(yàn)裝置及使用方法，此裝置和方法能夠?qū)崿F(xiàn)具有濃度梯度的可燃?xì)怏w的配置，并實(shí)施具有濃度梯度的可燃?xì)怏w爆炸的模擬實(shí)驗(yàn)。

背景技術(shù)

可燃?xì)怏w火災(zāi)、爆炸事故是石油化工等工業(yè)火災(zāi)、爆炸事故中常見的災(zāi)害類型事故，有關(guān)可燃?xì)怏w爆炸事故演化規(guī)律及相關(guān)數(shù)理模型的建立是工業(yè)火災(zāi)爆炸防治技術(shù)研究的熱點(diǎn)。在最初開展的受限空間氣體爆炸研究中，空間內(nèi)氣體往往被假設(shè)為可燃?xì)怏w與氧氣充分混合的均勻氣體。然而眾多研究者均認(rèn)為，在實(shí)際氣體爆炸事故中，可燃?xì)怏w與氧氣在爆炸發(fā)生時很可能沒有完全混合，因此可燃?xì)怏w在受限空間內(nèi)存在濃度梯度。研究表明，具有濃度梯度的可燃?xì)獗ㄌ匦耘c均一濃度可燃?xì)獗ㄌ匦跃哂忻黠@不同，同時表明，均一可燃?xì)怏w環(huán)境中的典型理論及判據(jù)在具有濃度梯度的可燃?xì)怏w環(huán)境中并不適用，在具有濃度梯度的可燃?xì)怏w爆炸研究方面，前人的研究主要針對管道或狹長通道，而對于長寬高近似的空間研究較少。目前人們對可燃?xì)怏w燃燒、爆炸特性研究通常采用火焰?zhèn)鞑ス堋⒓げü堋⒈ㄈ萜骰蚰M巷道等實(shí)驗(yàn)裝置。目前我國粉塵云爆炸性能及爆炸極限測試分析國家標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T16425，GB/T16426，GB/T12474，其實(shí)驗(yàn)測試主要采用20L球形爆炸容器、1立方柱型爆炸容器，這些裝置均以均一濃度的可燃?xì)怏w為實(shí)驗(yàn)對象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提供一種可以模擬可燃?xì)怏w濃度梯度（上下反應(yīng)容器為不同濃度）場景并實(shí)施具有濃度梯度的可燃?xì)怏w爆炸過程的實(shí)驗(yàn)方法及裝置，從而研究具有濃度梯度的可燃?xì)怏w爆炸演化動力學(xué)過程及爆炸波傳播機(jī)理。

本裝置的爆炸反應(yīng)容器為長方體，爆炸反應(yīng)容器分為上反應(yīng)容器和下反應(yīng)容器，中間由隔板分開，在實(shí)驗(yàn)過程中隔板可通過隔板抽離機(jī)構(gòu)自動抽離隔板，使上、下反應(yīng)容器聯(lián)通，完成梯度濃度的實(shí)驗(yàn)條件。

本裝置針對不同可燃?xì)怏w樣品，研制可生成具有濃度梯度的可燃?xì)怏w，并在不同點(diǎn)火方式作用下可點(diǎn)火爆炸，點(diǎn)火后其內(nèi)部的壓力傳感器會對內(nèi)部壓力的變化進(jìn)行監(jiān)測，將監(jiān)測的爆炸壓力的變化數(shù)據(jù)傳至計算機(jī)。在點(diǎn)火過程中，設(shè)置高速攝影以及紋影儀測量系統(tǒng)。通過分析最大爆炸壓力、最大壓力上升速率、爆炸波傳播速度、流場形態(tài)、火焰演變等參數(shù)來研究具有濃度梯度的可燃?xì)怏w爆炸傳播機(jī)理，分析爆炸的演化動力學(xué)過程。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，所采用的技術(shù)方案是：一種具有濃度梯度的可燃?xì)怏w爆炸實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括爆炸反應(yīng)容器、隔板抽離裝置、配氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；

所述爆炸反應(yīng)容器包括上反應(yīng)容器、下反應(yīng)容器、觀察窗、上格萊圈、下格萊圈、燕尾狀密封條；

所述隔板抽離裝置包括隔板、氣缸、消聲器Ⅰ、壓縮機(jī)；

所述配氣裝置包括電磁閥Ⅰ、電磁閥Ⅱ、電磁閥Ⅲ、電磁閥Ⅳ、消聲器Ⅱ、真空泵Ⅰ、電磁閥Ⅴ、電磁閥Ⅵ、電磁閥Ⅶ、電磁閥Ⅷ、氣泵、手動球閥、氣源；

所述控制系統(tǒng)包括PCB壓力傳感器Ⅰ、壓力傳感器Ⅰ、PCB壓力傳感器Ⅱ、壓力傳感器Ⅱ、點(diǎn)火裝置、電氣控制柜、計算機(jī)；

所述上反應(yīng)容器腔口的一圈凹槽Ⅰ內(nèi)設(shè)有一圈上格萊圈，所述下反應(yīng)容器腔口的一圈凹槽Ⅱ內(nèi)設(shè)有一圈下格萊圈，將上反應(yīng)容器和下反應(yīng)容器的腔口對接固定在一起；