[發明專利]一種易燃液體蒸氣-粉塵混合爆炸實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202210224091.1
• 申請日: 2022-03-07
• 公開（公告）號: CN114594137B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 張洪銘;馮祥瑞;竇佳偉;謝恬;曹東旭;趙蘭明;陳思宇;李明軒
• 申請（專利權）人: 江蘇海洋大學
• 主分類號: G01N25/54
• 分類號: G01N25/54
• 代理公司: 北京中仟知識產權代理事務所(普通合伙) 11825
• 代理人: 喜歡

1.一種易燃液體蒸氣-粉塵混合爆炸實驗裝置，其特征在于，包括爆炸實驗容器、電子點火系統、數據采集系統、進料配氣系統、加熱溫控裝置和控制裝置；

其中，所述爆炸實驗容器包括垂直設置的長方體管道(101)和水平設置的底部管道(102)，所述長方體管道(101)的下端與底部管道(102)之間設置有密封隔板(103)，所述長方體管道(101)的左右兩側面上均設置有石英玻璃觀察窗(104)，所述長方體管道(101)的上端設置有泄爆機構(200)；

所述泄爆機構(200)包括與長方體管道(101)上端相連通的泄爆管(201)，所述泄爆管(201)的上端連接有第一法蘭盤(202)，所述第一法蘭盤(202)的外沿呈環形陣列狀開設有多個通孔(2021)，所述第一法蘭盤(202)的上方設置有密封蓋(203)，所述密封蓋(203)的下端連接有第二法蘭盤(204)，所述第二法蘭盤(204)的下表面呈環形陣列狀連接有與每個通孔(2021)相對應的導向桿(205)，所述導向桿(205)的下端連接有端塊(206)，所述端塊(206)上連接有壓縮彈簧(207)，且壓縮彈簧(207)的上端與第一法蘭盤(202)相連接，所述密封蓋(203)的上表面設置有永磁鐵(208)，所述長方體管道(101)的上表面連接有立柱(209)，所述立柱(209)的頂端連接有頂板(210)，所述頂板(210)的下表面設置有與永磁鐵(208)相對應的電磁鐵(211)；

所述電子點火系統包括設置在長方體管道(101)前后兩側面下端的正點火電極(301)和負點火電極(302)，所述正點火電極(301)和負點火電極(302)均伸入長方體管道(101)的內腔中對齊設置；

所述數據采集系統包括設置在長方體管道(101)前后兩側面上端的溫度傳感器(401)和壓力傳感器(402)，且溫度傳感器(401)和壓力傳感器(402)的感應端均伸入長方體管道(101)的內腔中設置，位于所述長方體管道(101)的旁側還設置有攝像機支架(403)，所述攝像機支架(403)的頂端設置有朝向石英玻璃觀察窗(104)設置的高速攝像機(404)；

所述進料配氣系統包括設置在底部管道(102)中的儲液罐(501)、儲粉罐(502)以及設置在底部管道(102)旁側的真空壓縮一體機(503)，所述儲液罐(501)的上端連接有伸入長方體管道(101)中的排汽管(504)，所述排汽管(504)上設置有第一電磁閥(505)，所述儲粉罐(502)的兩端分別連接有進氣管(506)和出粉管(507)，所述進氣管(506)和出粉管(507)上分別連接有第二電磁閥(508)和第三電磁閥(509)，且進氣管(506)伸入長方體管道(101)中設置，所述真空壓縮一體機(503)上連接有伸入底部管道(102)中的氣體管(510)，所述進氣管(506)的端部與氣體管(510)相連通，所述氣體管(510)上還連接有伸入長方體管道(101)中抽氣管(511)，所述抽氣管(511)上設置有第四電磁閥(512)；

所述加熱溫控裝置包括設置在長方體管道(101)前后兩側內壁上的恒溫加熱板(601)以及設置在儲液罐(501)底部的電磁加熱裝置(602)；

所述控制裝置包括設置爆炸實驗容器旁側的控制機柜(700)，所述控制機柜(700)的內部設置有與數據采集系統電性連接的控制模塊、AD模塊以及視頻處理模塊，且控制機柜(700)上設置有顯示屏(701)和控制面板(702)；

所述恒溫加熱板(601)對溫度進行恒溫控制，采用模糊PID算法進行控制，具體包括如下步驟：

1)設定PID控制器初值；

2)預估輸出：預估控制如下式：

y(k)＝a*y(k-1)+b*[u(k-1)-u(k-N-1)]

式中，y(k)為預估控制器的輸出，u(k)為控制器的輸出，T_s為采樣周期，τ＝68s，T＝205s，K₀＝0.33；

3)模糊控制：控制器以溫升速率偏差e和溫升速率偏差變化ec作為輸入，通過模糊控器制規則在線對PID參數進行調整，并輸出PID參數值；

4)將PID控制輸出值、散熱補償值以及預估補償值共同加載到恒溫加熱板，實現對恒溫加熱板溫度的閉環控制。