[實用新型]一種能夠聯動測量高壓氣體泄漏擴散流場的試驗裝置

有效

• 申請號: 201922250999.6
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN211178897U
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 陳昇;何萌;康昊源;孫麗;謝國山;朱國棟;邵珊珊;莊法坤;劉岑凡;段林林
• 申請（專利權）人: 中國特種設備檢測研究院
• 主分類號: G01M3/32
• 分類號: G01M3/32;G01N13/00
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 李林

本實用新型主要針對壓力容器安全領域，提供一種能夠聯動測量高壓氣體泄漏擴散流場的試驗裝置，包含高壓氣體泄放罐(1)、進料控制模塊(2)、背壓控制模塊(3)、泄放控制模塊(4)、溫度測量控制系統(5)、壓力測量模塊(6)、質量流率測量模塊(7)、多通道數據采集系統(8)、泄放噴嘴(9)、透明封腔(10)、障礙物模型(11)以及高速紋影拍攝系統(12)。本實用新型用于模擬高溫高壓氣體的泄漏、擴散場景，聯動拍攝流場分布，實時測量壓力、溫度、泄放速率變化，研究泄漏、擴散流場特征，為泄漏安全風險評估、事故溯源、安全屏障策略制定提供有效數據支撐。

技術領域

本實用新型主要涉及壓力容器安全領域，特別涉及一種能夠聯動測量高壓氣體泄漏擴散流場的試驗裝置，用于研究泄漏、擴散流場特征，為泄漏安全風險評估、事故溯源、安全屏障策略制定提供有效數據支撐。

背景技術

壓力容器是我國經濟建設中常用的特種設備，廣泛應用于石油化工、能源、科研和軍工等各個工業生產部門。壓力容器的工作環境非?？量蹋ǔＲ惺茌^高的壓力、經受較大范圍的溫度變化、且工作介質也復雜多變。壓力容器在使用過程中，由于設備系統連接件之間的密封不嚴、腐蝕穿孔、以及人為管理不善等因素引起的泄漏在國內外屢見不鮮。壓力容器一旦發生泄漏，易燃、易爆、有毒氣體向周圍大氣擴散，會破壞周邊環境、危及人身和財產安全、嚴重時會造成巨大經濟損失。

氣體從壓力容器泄漏后形成自由射流，與周圍空氣進行動量、質量和熱量的交換，在大氣中膨脹擴散，直至濃度和壓力達到平衡。這一過程極其復雜，不僅有較強的非定常湍流特征和三維效應，并且伴隨著射流聲場以及激波等強流動間斷，研究難度大。自上世紀七八十年代開始，國外學者采用實驗和理論分析相結合的方法，對高壓氣體的泄漏過程開展研究，并提出了Sutton模型、高斯模型(Gaussian Plume)、BM(Britten and McQueen)模型、板塊模型等多種典型的擴散模型，這些模型多為基于實驗測量結果的經驗估計模型，計算精度較差，并且沒有考慮高壓氣體噴射后的再壓縮和膨脹過程，也沒有考慮流動中的湍流非定常效應。目前，國內相關研究起步較晚，現有研究多基于國外模型，開展計算流體力學方法研究，較少從泄漏、擴散機理實驗研究出發，通過實驗開展深入研究，實現對壓力容器真實泄漏和擴散過程的詳細刻畫和精確描述。

因此，有必要開發能夠聯動測量高壓氣體泄漏擴散流場的試驗裝置，模擬高溫高壓氣體泄漏、擴散場景，從高壓氣體泄放溫度、壓力、質量流率及流場變化出發，從機理上研究泄漏、擴散流場特征，開發高精度預測模型，為泄漏安全風險評估、事故溯源、安全屏障策略制定提供有效理論和數據支撐。

實用新型內容

本實用新型目的是提供一種能夠聯動測量高壓氣體泄漏擴散流場的試驗裝置，用于模擬高溫、高壓氣體的泄漏、擴散場景，聯動拍攝流場分布，實時聯動測量壓力、溫度、泄放速率變化，研究泄漏、擴散流場特征，為泄漏安全風險評估、事故溯源、安全屏障策略制定提供有效數據支撐。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種能夠聯動測量高壓氣體泄漏擴散流場的試驗裝置，其特征在于，包含高壓氣體泄放罐、進料控制模塊、背壓控制模塊、泄放控制模塊、溫度測量控制系統、壓力測量模塊、質量流率測量模塊、多通道數據采集系統、泄放噴嘴、透明封腔、以及高速紋影拍攝系統；

所述高壓氣體泄放罐具有數個泄放口；

所述進料控制模塊與所述高壓氣體泄放罐相連接，提供純凈、穩定且不倒流的氣體；

所述背壓控制模塊與所述高壓氣體泄放罐相連接，保障高壓氣體泄放罐內壓力恒定和超壓自動安全泄放；

所述泄放控制模塊與高壓氣體泄放罐上的所述數個泄放口連接，控制所述泄放口的啟閉；

所述溫度測量控制系統置于所述高壓氣體泄放罐內，用于對高壓氣體泄放罐內氣體進行加熱，并測量高壓氣體泄放罐內氣體溫度變化；