1.一种管道瓦斯爆炸引起沉积煤尘二次爆炸的实验装置,包括管道,其特征在于:所述的管道分为瓦斯爆炸段(I)、无煤敷设尘段(II)、煤尘敷设段(III)和无煤尘段(IV),瓦斯爆炸段(I)分别与供气装置和清洁装置连通,瓦斯爆炸段(I)内设有火焰加速装置,瓦斯爆炸段(I)设有点火装置,瓦斯爆炸段(I)与无煤敷设尘段(II)之间设有隔断件,无煤尘段(IV)设有泄压装置,管道上设有用于获得实验数据的测试系统。
2.根据权利要求1所述的管道瓦斯爆炸引起沉积煤尘二次爆炸的实验装置,其特征在于:所述的瓦斯爆炸段(I)的端部分别与供气装置和清洁装置连通,点火装置设在瓦斯爆炸段(I)的端部,无煤尘段(IV)的端部与泄压装置连通。
3.根据权利要求1或2所述的管道瓦斯爆炸引起沉积煤尘二次爆炸的实验装置,其特征在于:所述的供气装置包括通气管、真空泵(1)、甲烷罐(2)和球阀(4),通气管与瓦斯爆炸段(I)的端部连通,通气管上设有球阀(4),通气管分别与真空泵(1)、甲烷罐(2)连通,瓦斯爆炸段(I)设有真空压力表(11)。
4.根据权利要求1或2所述的管道瓦斯爆炸引起沉积煤尘二次爆炸的实验装置,其特征在于:所述的清洁装置包括空压机(3),瓦斯爆炸段(I)的端部与空压机(3)连通。
5.根据权利要求1或2所述的管道瓦斯爆炸引起沉积煤尘二次爆炸的实验装置,其特征在于:所述的泄压装置为泄压阀(12)。
6.根据权利要求1或2所述的管道瓦斯爆炸引起沉积煤尘二次爆炸的实验装置,其特征在于:所述的点火装置为点火电极针(6)。
7.根据权利要求1或2所述的管道瓦斯爆炸引起沉积煤尘二次爆炸的实验装置,其特征在于:所述的隔断件为电磁阀(10)。
8.根据权利要求1或2所述的管道瓦斯爆炸引起沉积煤尘二次爆炸的实验装置,其特征在于:所述的火焰加速装置包括固定架(5)和火焰加速器(9),固定架(5)安装在瓦斯爆炸段(I)内,火焰加速器(9)固定在固定架(5)上,火焰加速器(9)为螺旋状的环板。
9.根据权利要求1或2所述的管道瓦斯爆炸引起沉积煤尘二次爆炸的实验装置,其特征在于:所述的测试系统包括若干安装在管道上的压力传感器(7)和火焰传感器(8),压力传感器(7)与爆炸压力测试系统(14)电连接,火焰传感器(8)与火焰速度测试系统(13)电连接,火焰速度测试系统(13)和压力测试系统(14)均与计算机控制系统(15)电连接。
10.一种管道瓦斯爆炸引起沉积煤尘二次爆炸的实验方法,其特征在于包括如下步骤:
a.打开无煤尘段(IV)端部的泄压阀(12),启动瓦斯爆炸段(I)端部的空压机(3),空压机(3)向管道送风,风依次通过瓦斯爆炸段(I)、无煤敷设尘段(II)、煤尘敷设段(III)和无煤尘段(IV),最终从泄压阀(12)排出,对管道内部残余煤尘进行清洗;
b.打开煤尘敷设段(Ⅲ)与无煤尘段(IV)之间连接用的法兰盘(16),敷设煤尘敷设段(Ⅲ)煤尘,煤尘敷设完成后,将煤尘敷设段(Ⅲ)与无煤尘段(IV)安装到位,关闭泄压阀(12);
c.关闭瓦斯爆炸段(I)与无煤敷设尘段(II)之间的电磁阀(10),打开通气管上球阀(4),通气管与瓦斯爆炸段(I)端部连通,启动真空泵(1),真空泵(1)通过通气管对瓦斯爆炸段(I)进行抽真空,至真空表(11)显示瓦斯爆炸段(I)内部压力小于或等于设定值时,关闭球阀(4)和真空泵(1);
d.关闭真空表(11),打开球阀(4),瓦斯罐(2)内瓦斯通过通气管进入瓦斯爆炸段(I),关闭球阀(4);
e.启动计算机控制系统(15)、电磁阀(10)、压力测试系统(14)和火焰测试系统(13),通过端部的点火电极针(6)对瓦斯爆炸段(I)内瓦斯进行点火,瓦斯爆炸段(I)内设有火焰加速器(9),火焰在火焰加速器(9)的作用下产生湍流,火焰传播速度急剧增加,形成爆轰波,激波以极高的速度传播并通过无煤敷设尘段(II)进入煤尘敷设段(III),冲击压力波引起火焰前方空气对流,对流夹带起沉积在巷道底及壁面上的粉尘层并分散之,在火焰传播的通路上形成粉尘云,压力波速度很快,会在后方诱导形成一个移动的气流场,气流场也会对沉积煤尘产生卷扬作用,形成粉尘云,后继的火焰点燃这部分粉尘,其释放的能量加强了前面的压力波,这种持续的相互作用使得火焰加速并增强,爆炸波加速也会受到黏性耗散和热损失的影响,直至爆炸过程中能量的增加与黏性耗散和热损失达到平衡,粉尘发生从爆燃到爆轰的转变,形成稳态波,二次爆炸形成,爆炸过程中,管道上的压力传感器(7)将检测的压力信号传递给压力测试系统(14),管道上的火焰传感器(8)将检测的火焰信号传递给火焰测试系统(13),计算机控制系统15将火焰测试系统(13)和压力测试系统(14)的信号进行整理记录;
f.打开泄压阀(12),启动空压机(3),空压机(3)向管道送风,对管道内部残余煤尘进行清洗,关闭空压机(3)。