[發明專利]一種模擬瓦斯爆炸生成氣團理化性質的裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 202210543625.7
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN115047164A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 李宗翔;景原浩;張明乾;胡東杰;王海文;許昊宇
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種模擬瓦斯爆炸生成氣團理化性質的裝置及實驗方法，其特征在于：包括實驗管路裝置、氣體輸送裝置、甲烷氣體濃度測定裝置、實驗結果儲存裝置、爆炸主體裝置；所述的實驗管路裝置包括多種組合管道搭配，氣體輸送裝置包括多種類型氣體可替換的輸送裝置，甲烷氣體濃度測定裝置包括光干涉甲烷測定儀及兩條輔助用橡膠軟管，實驗結果儲存裝置包括溫度、CO氣體濃度、氧氣濃度的數據記錄和儲存，爆炸主體裝置包括爆炸腔體及密封橡膠管套。

2.根據權利要求1所述的一種模擬瓦斯爆炸生成氣團理化性質的裝置及實驗方法，其特征在于，所述管道組合搭配是由若干節耐高溫玻璃管通過拼接形成實驗管路，拼接處用耐高溫密封膠密封，隔溫閥門可以隔絕管道與管道之間的溫度、氣流傳播；與管道截面緊密的貼合在一起，需要打開閥門時只需將閥門抽出并用耐高溫膠帶密封好，從而構成單一管路、系統回路等多種組合管路搭配，管道主體固定在鋼結構支架上防止松動。

3.根據權利要求1所述的一種模擬瓦斯爆炸生成氣團理化性質的裝置及實驗方法，其特征在于，所述氣體輸送裝置可根據實驗需要更換不同類型的可燃氣體，通過壓力罐將可燃氣體壓入爆炸腔體內部，壓力罐與氣體流量計入口端通過橡膠軟管連接，氣體流量計負責測量壓入氣體的體積，從而精確控制參與爆炸的氣體質量，氣體流量計出口端與爆炸腔體通過橡膠軟管連接，橡膠軟管連接處使用細線固定。

4.根據權利要求1所述的一種模擬瓦斯爆炸生成氣團理化性質的裝置及實驗方法，其特征在于，所述甲烷氣體濃度測定裝置由兩條橡膠軟管和光干涉甲烷測定儀組成，光干涉甲烷測定儀的入口與出口都用橡膠軟管連接在爆炸腔體入口端與出口端上，通過擠壓軟管的方式將爆炸腔體內的可燃氣體送入光干涉甲烷測定儀中，實現對爆炸腔體內甲烷濃度的測定，其中光干涉甲烷測定儀可根據需要更換為其他氣體濃度測量裝置，實現對爆炸腔體內瓦斯濃度實時監測。

5.根據權利要求1所述的一種模擬瓦斯爆炸生成氣團理化性質的裝置及實驗方法，其特征在于，所述實驗結果儲存裝置的測量管道內布置有CO氣體濃度傳感器、氧氣濃度傳感器及溫度傳感器，并且全部連接到對應的氣體濃度數據采集模塊和溫度數據采集模塊，兩個模塊與數據儲存模塊相連，并連接電腦中的開發軟件設置采集數據的時間間隔，采集時間區段，并將采集的數據儲存。

6.根據權利要求1所述的一種模擬瓦斯爆炸生成氣團理化性質的裝置及實驗方法，其特征在于，所述爆炸主體裝置是一根不銹鋼材質的管道，管道壁厚度大于3毫米，爆炸腔體上焊接有兩個金屬細管作為氣體出入口，細管設有氣體閥門控制氣體進出，爆炸腔體左端采用焊接工藝密封，密封材料與鋼管相同，爆炸腔體右端采用開放式設計，爆炸腔體右端套上一個橡膠管套，使用有機薄膜蒙在爆炸腔體右端開口處，并用橡膠管套固定，橡膠管套內直徑與爆炸腔體外直徑相同，能貼合在爆炸腔體管道上，薄膜尺寸不限，大于爆炸腔體外直徑即可。

7.根據權利要求1所述的一種模擬瓦斯爆炸生成氣團理化性質的裝置及實驗方法，其特征在于，包括以下步驟:

步驟一：搭建用于實驗的固定支架，首先拼接玻璃管道，將玻璃管道平放在支架上固定，將爆炸腔體管道與玻璃管道連接，連接處通過橡膠管套固定，連接氣體儲存罐，并接入流量計，之后將光干涉甲烷測定儀連接到爆炸腔體的入口和出口上，入口處接口采用雙頭分叉接口設計，可連接兩條橡膠軟管，分別連接流量計出口端與光干涉瓦斯測定儀入口端；出口暫時不連接軟管，在玻璃管道內鋪設若干組氣體濃度傳感器與溫度傳感器，將氣體濃度傳感器與氣體濃度數據采集模塊進行連接，將溫度傳感器與溫度數據采集模塊進行連接，再將溫度數據采集模塊、氣體濃度數據采集模塊與數據儲存模塊連接，且將數據采集模塊接通電源，最后將數據儲存模塊中接通電源，運行電腦中的軟件的數據采集程序設置數據記錄時間間隔；

步驟二：在管路拼裝完成之后，通過觀察電腦中的基于軟件開發的數據采集程序的數據采集控制界面，檢驗氣體濃度傳感器與氣體濃度數據采集模塊連接是否正常，檢驗溫度傳感器與溫度數據采集模塊連接是否正常；若通信狀態指示處顯示‘失敗’，檢查線路連接情況，若通信狀態指示處顯示‘成功’，則說明線路連接正常；同時檢驗裝置氣密性，在所有連接口位置涂抹肥皂水，若無氣泡產生，則說明氣密性良好；

步驟三：所述步驟二調試實驗裝置時，將氣體濃度傳感器和溫度傳感器安裝到指定的位置，檢查氣體濃度傳感器和溫度傳感器線路接觸情況，觀察測出的數據是否穩定，檢測溫度傳感器的靈敏程度，待穩定后檢測氣體濃度傳感器的靈敏程度；

步驟四：打開可燃氣體壓力罐，根據需要事先計算充入的氣體體積，向爆炸腔體中緩緩充入可燃氣體，緩慢充入一段時間后停止充氣，斷開氣體儲存罐的連接，通過流量計計算充入氣體質量，達到所需要的氣體質量后關閉爆炸腔體閥門，打開光干涉甲烷測定儀監測甲烷濃度；

步驟五：待各項數據穩定之后，啟動電子點火器，引爆爆炸腔體內可燃氣體，產生的氣體流通過與爆炸腔體相連接的玻璃管道傳播，通過玻璃管道內的氣體濃度傳感器和溫度傳感器測得實驗數據變化；

步驟六：實驗數據測量趨于穩定后，玻璃管道內氣體自然疏散，溫度降到和初始情況一致時，保存數據，關閉傳感器記錄裝置，并根據需要重復實驗。