[發(fā)明專利]開敞空間不同濕度預混氣云爆燃火焰與壓力耦合測試方法及其測試系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910069368.6
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109613205A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 王志榮;郭文杰;陳施晨;喻源
• 申請（專利權）人: 南京工業(yè)大學
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22
• 代理公司: 南京品智知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 32310
• 代理人: 奚曉寧;楊陳慶

1.一種開敞空間不同濕度預混氣云爆燃火焰與壓力耦合測試系統(tǒng)，其特征在于，由主體部分、配氣裝置、點火裝置、測試裝置和計算機組成；所述主體部分為半球形氣云裝置，半球形氣云裝置由聚乙烯薄膜氣云罩、阻燃橡膠圓環(huán)板和16Mn鋼制圓環(huán)板組成，所述聚乙烯薄膜氣云罩兩側對稱設置有阻燃橡膠圓環(huán)板，所述阻燃橡膠圓環(huán)板兩側對稱設置有16Mn鋼制圓環(huán)板，所述阻燃橡膠圓環(huán)板內的聚乙烯薄膜上安裝了溫度傳感器和電阻絲，所述16Mn鋼制圓環(huán)板的外環(huán)四周均勻分布有夾具，所述溫度傳感器和電阻絲與溫控器相連接，所述聚乙烯薄膜氣云罩底部開有點火點和注氣孔，所述點火點位于聚乙烯薄膜氣云罩的底部圓心處，且點火點與點火裝置連接；

所述配氣裝置由甲烷氣瓶、壓縮空氣瓶、氯化鈣容器瓶、濕度傳感器、濕度發(fā)生器、加熱管、氣體預混罐、排水口、氣體導流器組成；所述甲烷氣瓶直接與氣體預混罐連接，所述壓縮空氣瓶經(jīng)過氯化鈣容器瓶、加熱管連接于氣體預混罐，所述氯化鈣容器瓶與加熱管之間設置有濕度發(fā)生器，所述濕度發(fā)生器與濕度傳感器相連，所述氣體預混罐下方設有排水口，所述氣體預混罐內部設置有蛇管型加熱器，所述氣體預混罐通過氣體導流器、注氣孔將氣體導入半球形氣云裝置的聚乙烯薄膜氣云罩內；

所述測試裝置由壓力變送器、濕度傳感器、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集儀、高速攝像機、高速紅外熱成像儀和高速紋影系統(tǒng)組成，所述測試裝置與計算機連接。

2.根據(jù)權利要求1所述的開敞空間不同濕度預混氣云爆燃火焰與壓力耦合測試系統(tǒng)，其特征在于：所述配氣裝置所用的氣體是由空氣與99.99%濃度純甲烷預混而成。

3.根據(jù)權利要求1所述的開敞空間不同濕度預混氣云爆燃火焰與壓力耦合測試系統(tǒng)，其特征在于：所述點火裝置為高壓脈沖電子點火，工作電壓為8kV，電流強度為5mA，點火能量約20mJ，點火電極材料為金屬鉑絲。

4.根據(jù)權利要求1所述的開敞空間不同濕度預混氣云爆燃火焰與壓力耦合測試系統(tǒng)，其特征在于：所述測試裝置中壓力變送器為Kistler 211B5型壓力變送器；溫度傳感器的熱電偶是用直徑25μm的鉑銠合金材料制成；數(shù)據(jù)采集儀為日置8860型數(shù)據(jù)采集儀，配備4通道高速溫度采集卡和4通道高速壓力采集卡；高速攝像儀為High-SpeedStar4G型高速攝像儀，高速紅外熱成像儀為FASTM200型紅外熱成像儀；計算機要求配置中端以上顯卡，顯存不低于1G，采用Intel I3以上處理器，內存不低于4G，硬盤不低于64G。

5.根據(jù)權利要求1所述的開敞空間不同濕度預混氣云爆燃火焰與壓力耦合測試系統(tǒng)，其特征在于：所述測試裝置中的沖擊波超壓采用Z形布置的高速紋影系統(tǒng)獲取，該高速紋影系統(tǒng)由一個25W碘鎢燈光源、凸透鏡、光強調節(jié)器、小反射鏡、兩個焦距為2.0m的凹面鏡、控制刀口和高速攝像機組成。

6.根據(jù)權利要求1所述的開敞空間不同濕度預混氣云爆燃火焰與壓力耦合測試系統(tǒng)，其特征在于：所述測試裝置中的熱輻射分別通過火球溫度、火球直徑和目標至爆心距離三個參數(shù)計算，火球溫度采用紅外熱成像法即通過紅外熱成像儀測得，火球直徑采用高速紅外熱成像儀和高速攝像機相結合的方法測得，目標至爆心距離在測試中自行設置。

7.根據(jù)權利要求1所述的開敞空間不同濕度預混氣云爆燃火焰與壓力耦合測試系統(tǒng)，其特征在于：所述夾具內側附有阻燃橡膠皮層，螺栓貫穿夾具與阻燃橡膠圓環(huán)板、16Mn鋼制圓環(huán)板上預設的空洞，通過螺母能調節(jié)夾具的松緊。