[發(fā)明專(zhuān)利]一種高溫高壓下可燃介質(zhì)爆炸極限快速測(cè)試系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811114740.2
• 申請(qǐng)日: 2018-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109374677B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喻健良;于小哲;閆興清;羅燦;張煉卓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N25/54
• 分類(lèi)號(hào): G01N25/54
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專(zhuān)利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉;劉秋彤

1.一種高溫高壓下可燃介質(zhì)爆炸極限快速測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，該測(cè)試系統(tǒng)包括圓柱形爆炸容器(1)、加熱系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、熱電偶(12)、壓力傳感器(11)和控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

所述的圓柱形爆炸容器(1)體積為1-5L，承壓16MPa，為高溫高壓氣體混合物提供反應(yīng)場(chǎng)所；熱電偶(12)和壓力傳感器(11)的一端側(cè)向伸入圓柱形爆炸容器(1)中，另一端與控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，熱電偶(12)用于實(shí)時(shí)測(cè)量圓柱形爆炸容器(1)內(nèi)部的溫度，壓力傳感器(11)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)圓柱形爆炸容器(1)內(nèi)的壓力參數(shù)變化；腔體法蘭(2)固定于圓柱形爆炸容器(1)的頂端，腔體法蘭(2)與圓柱形爆炸容器(1)接觸面之間設(shè)有石墨纏繞墊片(8)，腔體法蘭(2)的四周通過(guò)螺栓(7)壓緊，確保對(duì)圓柱形爆炸容器(1)實(shí)現(xiàn)密封；腔體法蘭(2)的中心開(kāi)設(shè)螺紋孔，便于連接快拆點(diǎn)火電極(6)；排水裝置(4)和泄爆裝置密封設(shè)置于圓柱形爆炸容器(1)的底部，用于安全泄放和排放冷卻水，防止圓柱形爆炸容器(1)內(nèi)爆炸超壓，損傷圓柱形爆炸容器(1)；

所述的加熱系統(tǒng)包括加熱帶(10)，用于對(duì)圓柱形爆炸容器(1)中的高溫高壓氣體混合物進(jìn)行加熱；

所述的圓柱形爆炸容器(1)與配氣系統(tǒng)及水冷系統(tǒng)之間通過(guò)接管(3)連接；

所述的配氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)(13)、氣體循環(huán)泵(14)、真空泵(15)、壓力表(16)、氣瓶(17)、蒸汽發(fā)生器和閥門(mén)(18)；其中，氣體循環(huán)泵(14)、真空泵(15)和氣瓶(17)分別通過(guò)管道與接管(3)相連；真空泵(15)用于抽空?qǐng)A柱形爆炸容器(1)內(nèi)的氣體，便于配制精確濃度的高溫高壓氣體混合物；空氣壓縮機(jī)(13)與氣體循環(huán)泵(14)連接，用于驅(qū)動(dòng)氣體循環(huán)泵(14)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而攪拌圓柱形爆炸容器(1)內(nèi)高溫高壓氣體混合物，使其混合均勻；氣瓶(17)連接多種氣體源，通過(guò)壓力表(16)和閥門(mén)(18)的配合，控制輸入圓柱形爆炸容器(1)的混合氣體流量；當(dāng)需要配制蒸汽時(shí)，蒸汽發(fā)生器替換氣瓶(17)，為圓柱形爆炸容器(1)中輸送蒸汽；

所述的水冷系統(tǒng)包括接水管(19)和冷水箱，圓柱形爆炸容器(1)進(jìn)行升溫實(shí)驗(yàn)后，冷水箱通過(guò)接水管(19)向圓柱形爆炸容器(1)腔體內(nèi)注入冷卻水，快速降低腔體溫度，便于盡快開(kāi)展下次升溫實(shí)驗(yàn)，冷卻水由圓柱形爆炸容器(1)底部排水裝置(4)排出；

所述的點(diǎn)火系統(tǒng)用于點(diǎn)燃圓柱形爆炸容器(1)內(nèi)的高溫高壓氣體混合物，包括點(diǎn)火頭(9)和兩個(gè)快拆點(diǎn)火電極(6)；所述快拆點(diǎn)火電極(6)與腔體法蘭(2)之間采用螺紋連接，兩個(gè)快拆點(diǎn)火電極(6)伸入圓柱形爆炸容器(1)的腔體中，點(diǎn)火頭(9)設(shè)置于兩個(gè)快拆點(diǎn)火電極(6)的端部；快拆點(diǎn)火電極(6)的外端通過(guò)高溫導(dǎo)線連接至控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于發(fā)出點(diǎn)火指令；

控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄圓柱形爆炸容器(1)內(nèi)的壓力、溫度變化，控制點(diǎn)火時(shí)間，并根據(jù)不同點(diǎn)火頭(9)改變點(diǎn)火時(shí)長(zhǎng)，以提供不同點(diǎn)火能量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫高壓下可燃介質(zhì)爆炸極限快速測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述氣瓶(17)連接多種氣體源，多種氣體包括可燃?xì)狻⒄羝⒅細(xì)狻⒍栊詺怏w及廢氣泄放口的廢氣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高溫高壓下可燃介質(zhì)爆炸極限快速測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述的點(diǎn)火頭(9)為電熱絲、化學(xué)點(diǎn)火頭或電火花放電充當(dāng)點(diǎn)火源。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高溫高壓下可燃介質(zhì)爆炸極限快速測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述圓柱形爆炸容器(1)的體積為1-5L；所述底部支架(5)設(shè)置于圓柱形爆炸容器(1)下方，用于支撐圓柱形爆炸容器(1)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高溫高壓下可燃介質(zhì)爆炸極限快速測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述圓柱形爆炸容器(1)的體積為1-5L；所述底部支架(5)設(shè)置于圓柱形爆炸容器(1)下方，用于支撐圓柱形爆炸容器(1)。

6.采用權(quán)利要求1-5任一所述的一種高溫高壓下可燃介質(zhì)爆炸極限快速測(cè)試系統(tǒng)的一種高溫高壓下可燃介質(zhì)爆炸極限快速測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：開(kāi)啟真空泵(15)，將圓柱形爆炸容器(1)抽至真空；關(guān)閉真空泵(15)，由氣瓶(17)配制混合氣體，并向圓柱形爆炸容器(1)中輸送不同壓力下的氣體組分，通過(guò)壓力表(16)監(jiān)測(cè)控制圓柱形爆炸容器(1)內(nèi)的壓強(qiáng)；

S2：圓柱形爆炸容器(1)中的高壓氣體組份配制完成后，關(guān)閉氣瓶(17)的閥門(mén)(18)，由空氣壓縮機(jī)(13)驅(qū)動(dòng)氣體循環(huán)泵(14)混合圓柱形爆炸容器(1)內(nèi)的高壓氣體混合物，混合均勻后關(guān)閉空氣壓縮機(jī)(13)和氣體循環(huán)泵(14)；

S3：利用加熱帶(10)對(duì)圓柱形爆炸容器(1)進(jìn)行加熱，熱電偶(12)對(duì)圓柱形爆炸容器(1)內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，當(dāng)加熱至測(cè)試需求溫度后停止加熱并保溫；當(dāng)需要配制水蒸氣或可燃蒸汽時(shí)，將氣瓶(17)換成蒸汽發(fā)生器，圓柱形爆炸容器(1)中配制蒸汽；

S4：待圓柱形爆炸容器(1)內(nèi)溫度、壓強(qiáng)穩(wěn)定后，由控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制快拆點(diǎn)火電極(6)，對(duì)點(diǎn)火頭(9)進(jìn)行點(diǎn)火，圓柱形爆炸容器(1)內(nèi)氣體混合物發(fā)生爆炸時(shí)，壓力傳感器(11)測(cè)量圓柱形爆炸容器(1)內(nèi)的壓力，熱電偶(12)測(cè)量圓柱形爆炸容器(1)內(nèi)的溫度，并將測(cè)量的數(shù)據(jù)傳輸至控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

S5：實(shí)驗(yàn)完成后，打開(kāi)接水管(19)的閥門(mén)，向圓柱形爆炸容器(1)內(nèi)注水，進(jìn)行快速降溫，并打開(kāi)排水裝置(4)形成水循環(huán)，降溫完成后利用空氣壓縮機(jī)(13)吹干掃圓柱形爆炸容器(1)，以備下次實(shí)驗(yàn)。