[发明专利]开敞空间存在浓度梯度气云爆燃实验方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业现场气体爆燃测试技术，是一种开敞空间存在浓度梯 度气云爆燃的实验装置和使用方法。

背景技术

气云爆燃是工业现场普遍存在的一种现象。至今，国内外学者专家对 气云爆燃进行了大量的研究，在气体爆燃机理及实验研究两个方面都取得 了一定成果。在开敞空间无约束气云爆燃实验研究方面，国外学者David C Bull，Hunghes K J等进行了球形、半球形和圆盘形气云爆燃实验，国 内研究者丁信伟、毕明树等在1999年进行了开敞空间可燃气云爆燃的实 验，杨国刚于2003年进行了燃料浓度对开敞空间气云爆炸的实验研究。 上述爆燃实验的蒸气云均为理想形状，如球形、半球形，且可燃气云都为 均匀混合，不存在浓度梯度。

在开敞空间条件下，如天然气管道泄漏、井喷失控后大量天然气从井 口喷出所形成的气云没有均匀混合，而且爆燃的效果与点火所在的浓度区 域有着密切的关系，所以上述实验的气云装置与开敞空间可燃性气云形状 不相符合，不能真实反映开敞空间存在浓度梯度下的爆燃效果，实验结果 存在较大的误差。目前尚未有专用于开敞空间存在浓度梯度爆燃的实验装 置及方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种测试不同浓度梯度可燃气云爆燃的开敞空 间存在浓度梯度气云爆燃的实验方法及装置。

本发明所采用的技术方案是：

一种开敞空间存在浓度梯度气云爆燃的实验方法，包括以下步骤：

将圆形梯度板上由内而外覆盖两层以上的半球薄膜；

将每层薄膜之间的空气抽走；

向梯度板与薄膜以及每两层薄膜之间注入不同浓度的预混气云；

在任意浓度的预混气云浓度区域点火引爆；

同时采集压力变送器的电信号输送到计算机比较得到爆燃的压力变 化曲线。

所述的不同浓度是薄膜最内层注入14％预混甲烷气云，向外每层之 间浓度为1-3％递减。

根据上述方法提供的开敞空间存在浓度梯度气云爆燃的实验装置，由 供气系统1、浓度梯度控制器2、压力变送器3、数据采集器4、计算机5、 点火装置6组成，供气系统1与浓度梯度控制器2之间通过输气管线相连， 压力变送器3、数据采集器4和计算机5之间通过电缆串联联接，点火装 置6连接浓度梯度控制器2上的点火点，浓度梯度控制器2由梯度板21、 气体注入口24、薄膜22组成，梯度板21上有两个以上的环形凹槽23， 每个环形凹槽23沿边缘贴有薄膜22，薄膜22覆盖在每个圆环上方，梯 度板21上中心圆环和每两环形凹槽23之间开有气体注入口，并安装有压 力变送器3和点火点。

所述的点火装置6由蓄电池61、点火线圈触发开关62、点火线圈63、 点火点选取控制开关64和一个以上的点火点65组成，蓄电池61、点火 线圈触发开关62与点火线圈63组成串联电路，点火线圈触发开关62控 制点火线圈63的通与断电，点火线圈63与点火点选取控制开关64串联 联接，点火点选取控制开关64控制一个以上的点火点，点火点与电路通 过或门联接。

所述的压力变送器3量程为-5～10kPa，精度为0.2％，满量程输出为 4mA至20mA。

所述的供气系统1是由计量泵、流量计、气瓶组成，负责提供可燃气 体。

所述的聚乙烯薄膜22为聚乙烯薄膜。

所述的数据采集器4与压力变送器3之间通过屏蔽线相连。

所述的梯度板2直径为0.5—1米，每个环形凹槽的半径差为0.1— 0.3米。

聚乙烯薄膜厚度为0.02mm。

压力变送器3与数据采集器4通过双芯屏蔽线相连。

数据采集器4与计算机5之间采用八通道数据线相连。

本发明所形成的蒸气云具有浓度梯度等级，更为接近开敞空间蒸气 云，可以在不同浓度区域进行点火，通过数据采集分析其区别，更符合真 实蒸气云爆燃。

本发明能够形成具有浓度梯度的可燃性气云模型，模拟开敞空间可燃 气云形状，并且可以在气云的不同浓度区域进行点火引爆，较为真实的模 拟开敞空间气云爆燃现象。通过对比不同浓度区域进行点火引爆的结果， 可以为天然气管道泄漏、井喷失控后所形成的开敞空间气云点火等工程问 题提供指导和实验依据。