[發(fā)明專(zhuān)利]一種研究有限空間內(nèi)天然氣泄漏擴(kuò)散規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211645484.6
• 申請(qǐng)日: 2022-12-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115824894A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧文才;顧居;顧鑫鑫;馮國(guó)增;居亞琴
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南通辰聚電子科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N13/00
• 分類(lèi)號(hào): G01N13/00;G01M3/26;G01M3/04
• 代理公司: 南通英諾威訊專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 32508
• 代理人: 范鑫鑫

本發(fā)明公開(kāi)了一種研究有限空間內(nèi)天然氣泄漏擴(kuò)散規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)裝置包括氣體泄漏系統(tǒng)、船舶機(jī)艙縮比模型實(shí)驗(yàn)艙以及氣體濃度數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；泄漏氣體從氣瓶流出，經(jīng)軟管閥件由泄漏孔射流進(jìn)入船舶機(jī)艙縮比模型實(shí)驗(yàn)艙，實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)布置的可燃?xì)怏w探測(cè)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣體濃度并傳輸數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)采集檢測(cè)系統(tǒng)，從而獲得天然氣泄漏的擴(kuò)散規(guī)律。本發(fā)明的天然氣泄漏擴(kuò)散規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置可以測(cè)試泄漏源位置、泄漏速率、多源同時(shí)泄漏等影響因素對(duì)天然氣泄漏擴(kuò)散濃度的分布特性，從而驗(yàn)證數(shù)值模擬所用數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性，為研究船舶機(jī)艙內(nèi)天然氣泄漏后的濃度擴(kuò)散規(guī)律提供數(shù)據(jù)支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及一種研究有限空間內(nèi)天然氣泄漏擴(kuò)散規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置。

本發(fā)明還涉及一種研究有限空間內(nèi)天然氣泄漏擴(kuò)散規(guī)律的實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，以及為響應(yīng)國(guó)家和世界環(huán)境組織對(duì)船舶污染排放的標(biāo)準(zhǔn)要求，船舶動(dòng)力裝置開(kāi)始轉(zhuǎn)型，尋找潔凈燃料為船舶提供推進(jìn)動(dòng)力，越來(lái)越多的船舶開(kāi)始采用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)或者天然氣和柴油的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置。

天然氣的主要成分是甲烷(CH₄),同時(shí)還有乙烷（C₂H₆）、丙烷(C₃H₈)等其他少量氣體。天然氣化學(xué)性質(zhì)活潑，屬于易燃易爆的氣體，且氣體密度相對(duì)比空氣小，氣體泄漏后會(huì)在浮升力的作用下向上擴(kuò)散，在相對(duì)密閉的空間上部聚集。當(dāng)泄漏的天然氣達(dá)到一定濃度后，處于該環(huán)境下的人員會(huì)缺氧窒息而造成神經(jīng)系統(tǒng)損傷，嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致昏迷甚至死亡。此外，天然氣發(fā)生泄漏后會(huì)與空氣混合形成爆炸性氣體，當(dāng)混合氣體中天然氣濃度達(dá)到5%~15%時(shí)，遇到明火會(huì)引起爆炸，造成不可估量的損失。

已知申請(qǐng)?zhí)枮镃N201510121141.3的發(fā)明專(zhuān)利《一種液化天然氣泄漏擴(kuò)散火災(zāi)一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)》提出了一種可真實(shí)模擬各種液化天然氣站場(chǎng)集液池中發(fā)生液化天然氣泄漏擴(kuò)散火災(zāi)的事故場(chǎng)景的大型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并沒(méi)有涉及到可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究泄漏源位置、泄漏速率、多源同時(shí)泄漏等影響因素對(duì)天然氣泄漏擴(kuò)散濃度分布特性的影響。已知申請(qǐng)?zhí)朇N202110913882.0的中國(guó)專(zhuān)利《一種受限空間內(nèi)氫氣泄漏擴(kuò)散試驗(yàn)裝置》，提出了一種在有限空間內(nèi)針對(duì)氫氣為可燃性氣體的泄漏擴(kuò)散試驗(yàn)裝置，但是該發(fā)明不能研究多源泄露時(shí)對(duì)受限空間內(nèi)可燃性氣體泄露擴(kuò)散特性和規(guī)律的影響。

因此，合理搭建天然氣泄漏擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，研究天然氣擴(kuò)散規(guī)律，對(duì)于船舶機(jī)艙內(nèi)天然氣事故的預(yù)防和安全控制有著十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為解決船舶天然氣泄漏造成安全隱患的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種研究有限空間內(nèi)天然氣泄漏擴(kuò)散規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究泄漏源位置、泄漏速率、多源同時(shí)泄漏等影響因素對(duì)天然氣泄漏擴(kuò)散濃度分布特性的影響，從而為研究船舶機(jī)艙內(nèi)天然氣泄漏濃度擴(kuò)散規(guī)律提供數(shù)據(jù)支持，保證船舶運(yùn)輸天然氣過(guò)程中的安全航行。

本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種研究有限空間內(nèi)天然氣泄漏擴(kuò)散規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)裝置包括氣體泄漏系統(tǒng)、船舶機(jī)艙縮比模型實(shí)驗(yàn)艙以及氣體濃度數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；所述氣體泄漏系統(tǒng)包括氣瓶、減壓器和流量計(jì)，所述船舶機(jī)艙縮比模型實(shí)驗(yàn)艙包括模型艙和可燃?xì)怏w探測(cè)器，所述氣體濃度數(shù)據(jù)采集檢測(cè)系統(tǒng)包括報(bào)警控制器和計(jì)算機(jī)，氣瓶出口通過(guò)管路連接至減壓器入口，減壓器出口通過(guò)管路連接至流量計(jì)入口，流量計(jì)出口通過(guò)管路連接至模型艙泄漏孔，可燃?xì)怏w探測(cè)器通過(guò)導(dǎo)線依次連接至報(bào)警控制器和計(jì)算機(jī)。

進(jìn)一步的，所述模型艙主體為長(zhǎng)方體，由8mm厚的透明有機(jī)玻璃板搭建而成；模型艙左側(cè)壁面上距離底面300mm高處開(kāi)設(shè)3個(gè)天然氣泄漏孔，左右的兩個(gè)泄漏孔離模型艙側(cè)壁300mm，中間的泄漏孔距離左右泄漏孔350mm，泄漏孔孔徑為6mm，泄漏孔處氣體射流方向與壁面垂直，模型艙左側(cè)壁面底部開(kāi)設(shè)有7個(gè)孔徑為20mm的小孔。

進(jìn)一步的，所述氣瓶為鋼瓶，鋼瓶?jī)?nèi)氣源濃度為99.99%的甲烷，在氣瓶閥門(mén)開(kāi)口處連接減壓器。