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专利号: 2017106908108
申请人: 中北大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种可燃气体的动态爆炸极限参数测定方法,可燃气体动态爆炸特性参数包括可燃气体动态爆炸极限和最小点火能、可燃气体动态爆炸最大压力及压力上升速率、可燃气体动态爆炸火焰传播速度以及火焰前锋振面的微观结构;测定采用可燃气体和空气同时进气的方法;其特征在于:具体测定方法包括如下步骤:(1)计算不同比例的可燃气体和空气同时进气时在15‑20s的时间内能够充满燃爆管所需要的流速;

(2)开启高压放电器、数据采集记录仪和高速摄影机;

(3)真空泵将爆炸管路抽成真空,5分钟内管道内压力变化≤1KPa;

(4)打开可燃气源和空气源,根据步骤(1)计算的可燃气体和空气的流量和进气时间,调节流量计,在进气时间内使可燃气和空气的混合气体充满燃爆管;

(5)混合气体充满燃爆管后,按照步骤(1)计算的可燃气体和空气的流量继续通入两种气体5‑10s,使混合气体在管道内保持流动状态;

(6)开启点火电极点火,同时触发数据采集记录仪和高速摄影机,通过燃爆管上的观察窗口观察混合气体是否被点燃,混合气体点燃则采集爆炸管内的爆炸压力参数,记录混合气体动态爆炸的火焰传播,同时降低可燃气体在混合气体中浓度α进行下次实验,混合气体未被点燃,增加可燃气体在混合气体中浓度α进行下次实验,测试可燃气体动态爆炸极限;

(7)用空压机清理管道至少3次后继续从步骤(2)开始进行下次实验;

其中:步骤(1)中所述流速依据所设置的气体流量计的量程、气体流量计的刻度要求、燃爆管体积进行计算。

2.根据权利要求1所述的一种可燃气体的动态爆炸极限参数测定方法,其特征在于:所述爆炸管路的真空度为‑90.55KPa。

3.根据权利要求1所述的一种可燃气体的动态爆炸极限参数测定方法,其特征在于:步骤(6)中所述可燃气体在混合气体中浓度α为可燃气体静态爆炸极限的上限≤α≤可燃气体静态爆炸极限的下限;所述爆炸管内待测混合气体点火是采用管道内置点火电极通过高压放电器点火;燃爆管内待测混合气体点燃的同时触发爆炸特性参数数据的采集。

4.根据权利要求1所述的一种可燃气体的动态爆炸极限参数测定方法,其特征在于:具体数据采集方法为:可燃气体动态爆炸极限是通过燃爆管上的观察窗观察混合气体点燃状态,数据采集记录仪记录爆炸压力参数,计算可燃气体动态爆炸极限;可燃气体动态爆炸最小点火能是通过改变电火花发生器的点火电压来确定;可燃气体动态爆炸最大压力是通过压电传感器和数据采集记录仪记录获得,压力上升速率是通过数据记录仪中记录的压力以及时间的变化而计算获得;高速摄影机拍摄可燃气体动态爆炸火焰传播过程来计算火焰传播速度;纹影仪观察并分析可燃气体动态爆炸的火焰前锋振面的微观结构。

5.基于权利要求1‑4任一项所述的一种可燃气体的动态爆炸极限参数测定方法的检测装置,包括连通管连接的进气管路和爆炸管路,其特征在于:所述进气管路为第一气体混合器(4)一侧连接空气源(1)、可燃气源(13)和真空泵(12),另一侧与二级气体混合器(6)连接;空气源(1)与第一气体混合器(4)之间连接有干燥装置(2)和气体流量计I(3);可燃气源(13)与第一气体混合器(4)之间连接有气体流量计II(14);第一气体混合器(4)与二级气体混合器(6)之间连接阻火器(5);所述爆炸管路为侧壁设有2个观察窗(17)的燃爆管(10)和火焰观察管(11)法兰0连接,燃爆管(10)的进气端设置点火电极(16),点火电极(16)通过高压电线与高压放电器(15)连接,燃爆管(10)的进气口与点火电极(16)之间设置真空压力表(7),燃爆管(10)上方连接2个压电传感器(8),压电传感器(8)连接数据采集记录仪(9);所述火焰观察管(11)底部设置泄爆口(18)。

6.根据权利要求5所述的基于一种可燃气体的动态爆炸极限参数测定方法的检测装置,其特征在于:所述第一气体混合器为基于文丘里管的射流混合器,射流混合器为2片法兰I(4.1)中间依次连接进气管(4.2)、收缩管(4.3)、喉管(4.4)和扩散管(4.5),进气管长为

60mm,收缩管长为113.39mm,收缩管的收缩角为20°,喉管长为20mm,扩散管长为280.75mm,扩散管的扩散角为8°,所述进气管、收缩管、喉管和扩散管的厚度为2mm;

所述二级气体混合器为基于折面多孔圆盘的静态混合器,静态混合器为2端法兰II(6.1)连接圆筒(6.4),圆筒(6.4)内间隔安装有若干组设有通孔的圆盘,每组圆盘为窄角折面多孔圆盘(6.2)和宽角折面多孔圆盘(6.3)间隔设置;所述窄角折面多孔圆盘(6.2)为圆盘上平均分布9条弦,将垂直于弦的直径分成10等分,圆盘上垂直于弦的直径两端分别设置半径为2mm的圆孔I(6.22),9条弦上设置角度为90°的折面,折面与圆盘的交线上左右对称设置条形通孔(6.21),条形通孔(6.21)宽度为3mm,条形通孔外侧与圆盘外周的距离为

2.5mm,左条形通孔和右条形通孔内侧的距离为5mm;所述宽角折面多孔圆盘(6.3)为圆盘上平均分布4条弦,将垂直于弦的直径分成5等分,圆盘上垂直于弦的直径两端分别设置半径为4mm的圆孔II(6.31),4条弦上设置角度为127°的折面,折面与圆盘的交线上设置中间连通的通孔(6.32),通孔宽度为2mm,通孔两端与圆盘外周的距离为3mm。

7.根据权利要求5所述的基于一种可燃气体的动态爆炸极限参数测定方法的检测装置,其特征在于:所述真空压力表与燃爆管进气口距离为80mm,点火电极与燃爆管进气口距离为150mm,点火电极的间距为2mm;2个压电传感器与燃爆管进气口的距离分别为300mm和

850mm,2个观察窗与燃爆管进气口的距离分别为150mm和800mm。

8.根据权利要求5所述的基于一种可燃气体的动态爆炸极限特参数定方法的检测装置,其特征在于:所述燃爆管长度为1400mm,内径为60mm,壁厚8mm,燃爆管的材质为304不锈钢;所述火焰观察管外径为90mm,内径为60mm,长度为1000mm,火焰观察管的材质为有机玻璃;连通管为1/2不锈钢管。

9.根据权利要求6所述的基于一种可燃气体的动态爆炸极限参数测定方法的检测装置,其特征在于:所述圆筒长为700mm,内径为60mm,壁厚为15mm,窄角折面多孔圆盘和宽角折面多孔圆盘的圆盘直径为60mm,厚为1mm。

10.根据权利要求5或6所述的基于一种可燃气体的动态爆炸极限参数测定方法的检测装置,其特征在于:所述法兰0、法兰I、法兰II厚为15mm。