[發明專利]一種測定粉塵云燃燒爆炸特性的實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201910296742.6
• 申請日: 2019-04-14
• 公開（公告）號: CN109827994A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 李花;莊春吉;曹兆睿;賀杰;霍文磊;朱晨宇
• 申請（專利權）人: 寧波工程學院
• 主分類號: G01N25/22
• 分類號: G01N25/22;G01N25/28;G01N25/32;G01N25/54;G01N31/12;G01D21/02
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1.一種測定粉塵云燃燒爆炸特性的實驗裝置，其特征在于：它包括一粉塵云燃燒爆炸發生裝置和一壓力/溫度數據采集裝置；

所述粉塵云燃燒爆炸發生裝置包括一多孔穩流噴粉管路（1）、一電火花點火裝置（2）和一特制石英玻璃管（3）組成；所述多孔穩流噴粉管路（1）由一迷你空壓機（4）進行供氣，一氣源處理器（5）進行調壓，一電磁閥（6）進行管路開閉，一多孔氣體分流器（7）進行穩流噴氣；所述電火花點火裝置（2）由一電火花對電極（8）通過小型氣動裝置（9）移動觸發點火，電火花點火能量由電火花點火電路（10）進行調控；所述一特制石英玻璃管（3）上開有可插入電火花對電極（8）的對稱固定孔（11），特制石英玻璃管（3）頂端有用于裝設泄爆片（12）的緊固裝置（13）；

所述壓力/溫度數據采集裝置包括一可裝設等角度六個熱電偶（14）或六個壓力傳感器（15）的移動拆卸式固定架（16），一用于壓力/溫度數據采集的數據采集器（17）和控制計算機（18）；所述的熱電偶（14）和壓力傳感器（15）可根據需要進行單獨和組合使用，所述熱電偶（14）和壓力傳感器（15）分別通過熱電偶專用線（19）和壓力傳感器專用線（20）與數據采集器（17）相連，并通過在控制計算機（18）上安裝的配套軟件進行控制。

2.根據權利要求1所述的一種測定粉塵云燃燒爆炸特性的實驗裝置，其特征在于：所述電火花點火裝置（2）通過電火花點火電路（10）中的電容器（21）來調控電火花點火能量，電容器（21）對應小能量和大能量兩大類多個可選能級的電火花可自由選擇；所述電火花點火電路（10）通過繼電開關（22）進行電容器（21）充電和實驗啟動，通過單向整流橋（23）將交流電轉換為直流電，通過變壓器（24）將電壓升至所需值，通過第一同步定時器（25）和第二同步控制器（26）對實驗啟動時間和點火延遲時間進行設定。

3.根據權利要求1所述的一種測定粉塵云燃燒爆炸特性的實驗裝置，其特征在于：所述特制石英玻璃管（3）底部安裝蘑菇狀分散器（27）和多孔氣體分流器（7），并與多孔穩流噴粉管路（1）相連接，實現待測粉塵從蘑菇狀分散器（27）底部均勻吹起；所述特制石英玻璃管（3）底部一定距離開有對稱固定孔（11）用于插入電火花對電極（8），特制石英玻璃管（3）頂端設有泄爆片的緊固裝置（13），可安裝不同尺寸的泄爆片（12）。

4.根據權利要求1所述的一種測定粉塵云燃燒爆炸特性的實驗裝置，其特征在于：所述熱電偶（14）可直接測量實驗過程中粉塵云燃燒爆炸火球的溫度，所述壓力傳感器（15）可直接測量實驗過程中粉塵云燃燒爆炸過程中產生的壓力，所述熱電偶（14）和壓力傳感器（15）與數據采集器（17）相連接，并將相關實驗數據實時保存到控制計算機（18）中，熱電偶（14）和壓力傳感器（15）的安裝數量和安裝位置均可通過移動拆卸式固定架（16）和其上的移動圓環（28）進行調整，所述移動拆卸式固定架（16）上標有刻度尺，能夠直接顯示安裝高度。

5.一種測定粉塵云燃燒爆炸特性的實驗方法，其特征在于：包括利用權力要求1-4所述的實驗裝置進行粉塵云燃燒爆炸特征參數的測定，包括粉塵云最小點火能測定和粉塵云燃燒爆炸壓力/溫度測定，實驗步驟如下：

步驟一：取下特制石英玻璃管，清理特制石英玻璃管內和蘑菇狀分散器底座上的殘留粉末，清理完畢后將一定量的待測原始樣品均勻倒下，放回特制石英玻璃管，將電火花對電極插入到特制石英玻璃管預設的對稱固定孔內，并將點火對電極調整到合適間距后固定；

步驟二：通過電火花點火能量選擇按鈕選定實驗所需點火能，通過氣源處理器設定噴粉壓力，通過同步定時器設定好實驗啟動時間和電火花點火延遲時間，按照特定位置架好熱電偶和壓力傳感器；

步驟三：打開控制計算機上安裝的配套軟件，接通設備電源給電容器充電，充電完畢后通過繼電開關啟動實驗，通過數據采集器和配套軟件記錄熱電偶和壓力傳感器測得的實驗數據；

步驟四：斷開電源，記錄相關實驗數據；選定不同的電火花點火能量、泄爆片或測量位置，重復實驗，得出最終實驗結果；注：待測原始樣品實驗前，需基于標準樣品對實驗設備的精確性進行驗證，實驗方法如上述步驟，驗證合格后才能開始實驗。

6.根據權利要求5所述的一種測定粉塵云燃燒爆炸特性的實驗方法，其特征在于：通過變壓器（24）將220V交流電升至高電壓后，經單向整流橋（23）對電容器（21）進行充電，根據電容器電能計算公式E=0.5CU²，提高電壓值可有效降低電火花點火能量損失，并通過測量電容器（21）放電時的電壓和電流，進一步精確電火花點火能量值。