[发明专利]双流体惰化细水雾抑制管道瓦斯爆炸实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种双流体惰化细水雾抑制管道瓦斯爆炸实验装置，包括透明的有机玻璃管、水箱、惰性气体瓶、空气瓶和甲烷气瓶，其特征在于，有机玻璃管（10）为一端开口的中空结构，其口部上设置有用于密封的PVC薄膜（20），有机玻璃管上分别设置有与其内腔相连通的放气管（5）、与其内腔相连通的进气管（17）、感应端伸入有机玻璃管内腔的温度传感器（7）、感应端伸入有机玻璃管内腔的压力传感器（8）、喷射端伸入有机玻璃管内腔的双流体喷头（6）以及点火端伸入有机玻璃管内腔的高压脉冲点火器（12），惰性气体瓶（4）的出气口经电磁阀（3）与双流体喷头（6）的进气口相连，水箱（1）的出水口与双流体喷头（6）的进液口相连，空气瓶（14）的出气口经串联的第一止逆阀（13a）和第一质量流量控制器（11a）与进气管（17）的进气口相连，甲烷气瓶（15）经串联的第二止逆阀（13b）和第二质量流量控制器（11b）与进气管（17）的进气口相连，光电传感器（9）的感应端正对高压脉冲点火器（12）的点火电极，光电传感器（9）能够感应高压脉冲点火器（12）的点火状态，光电传感器（9）的信号输出端与摄像机（16）的信号输入端相连，摄像机（16）、电磁阀（3）、温度传感器（7）和压力传感器（8）的信号输出端分别与数据采集仪（18）的信号输入端相连，数据采集仪（18）的信号输出端与计算机（19）相连；所述的双流体喷头（6）的雾滴粒径范围20-40μm。

2.根据权利要求1所述的双流体惰化细水雾抑制管道瓦斯爆炸实验装置，其特征在于，所述的放气管上设置有排气阀（5a）。

3.根据权利要求1所述的双流体惰化细水雾抑制管道瓦斯爆炸实验装置，其特征在于，所述的电磁阀（3）与双流体喷头（6）之间的管道上设置有流量计（2）。

4.一种采用权利要求1所述实验装置的双流体惰化细水雾抑制管道瓦斯爆炸实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、安装实验装置，实验装置包括透明的有机玻璃管（10）、水箱（1）、惰性气体瓶（4）、空气瓶（14 ）和甲烷气瓶（15），有机玻璃管（10）为一端开口的中空结构，其口部上设置有用于密封的PVC薄膜（20），有机玻璃管上分别设置有与其内腔相连通的放气管（5）、与其内腔相连通的进气管（17）、感应端伸入有机玻璃管内腔的温度传感器（7）、感应端伸入有机玻璃管内腔的压力传感器（8）、喷射端伸入有机玻璃管内腔的双流体喷头（6）以及点火端伸入有机玻璃管内腔的高压脉冲点火器（12），惰性气体瓶（4）的出气口经电磁阀（3）与双流体喷头（6）的进气口相连，水箱（1）的出水口与双流体喷头（6）的进液口相连，空气瓶（14）的出气口经串联的第一止逆阀（13a）和第一质量流量控制器（11a）与进气管（17）的进气口相连，甲烷气瓶（15）经串联的第二止逆阀（13b）和第二质量流量控制器（11b）与进气管（17）的进气口相连，光电传感器（9）的感应端正对高压脉冲点火器（12）的点火电极，光电传感器（9）能够感应高压脉冲点火器（12）的点火状态，光电传感器（9）的信号输出端与摄像机（16）的信号输入端相连，摄像机（16）、电磁阀（3）、温度传感器（7）和压力传感器（8）的信号输出端分别与数据采集仪（18）的信号输入端相连，数据采集仪（18）的信号输出端与计算机（19）相连；所述的放气管上设置有排气阀（5a）；所述的电磁阀（3）与双流体喷头（6）之间的管道上设置有流量计（2）；所述的双流体喷头（6）的雾滴粒径范围20-40μm；

二、打开摄像机，压力传感器、温度传感器和光电传感器均接通电源，数据采集仪连接计算机并打开Labview 2009数据采集软件，在进行爆炸试验之前，调试好数据采集软件并试运行一次，检查软件是否正常运行，以保证得到的实验数据准确，调整摄像机相机位置，使其镜头正对有机玻璃管，调整相机镜头焦距，并进行一次抓拍，以保证拍摄的到的图片清晰，以便后期进行图片处理；

三、打开排气阀、第一止逆阀和第二止逆阀，向有机玻璃管腔体通入机玻璃管腔体4倍体积的甲烷和空气的混合气体，从而排尽有机玻璃管腔体内原有的空气，关闭排气阀、第一止逆阀和第二止逆阀；

四、进行双流体惰化细水雾抑制瓦斯爆炸测试，打开电磁阀控制双流体喷头开始喷雾，设定惰性气体压力与喷雾时间；

五、进行瓦斯爆炸实验测试，通过高压脉冲点火器电压点火，瞬间光电传感器捕捉点火电极发出的电火花并转换成电信号，触发摄像机工作，同时利用温度传感器、压力传感器监测火焰温度及爆炸压力变化；

六、保存温度数据、压力数据和摄像机拍摄的爆炸火焰图片；通入4倍空气，排净管道腔体内气体，准备进行下一次试验；

七、对高速摄像机拍摄的爆炸火焰图片进行处理，得到火焰前锋速度；

八、对抑制剂惰化抑制效果进行评价分析。