[发明专利]一种测试可燃性气体点火延迟时间的实验系统及方法

权利要求书

1.一种测试可燃性气体点火延迟时间的实验系统，包括：燃爆反应容器、高压点火器、真空压力计、真空泵、循环泵、环形分散进气装置、准直器、一分二光纤、光谱仪、光电倍增管、多通道示波器、空气钢瓶及可燃气钢瓶，其特征在于，燃爆反应容器的顶部半球封头设有两个可安装泄爆片的泄爆口，燃爆反应容器的顶部和底部分别装有一根电极，上下两根电极与高压点火器连接，燃爆反应容器底部和顶部还分别设有进气口和出气口；燃爆反应容器的进气口分别与空气钢瓶、可燃气钢瓶、循环泵连接，空气钢瓶设有空气瓶阀门，可燃气钢瓶设有可燃气钢瓶阀门；燃爆反应容器的出气口分别与真空压力计、真空泵、循环泵连接，真空压力计设有压力计阀门，真空泵设有真空泵阀门，循环泵设有两个循环泵阀门，进气口设有进气口阀门；燃爆反应容器内设有环形分散进气装置，环形分散进气装置焊接有导气管，且导气管与进气口连接；燃爆反应容器的侧面安装有玻璃视窗，燃爆反应容器的玻璃视窗外安装准直器，用于将火焰发光汇聚至光纤接头的准直器依次连接一分二光纤、两台光谱仪、光电倍增管及多通道示波器。

2.如权利要求1所述的一种测试可燃性气体点火延迟时间的实验系统，其特征在于，所述环形分散进气装置由内径为0.4cm的钢管制成直径为18cm的环形结构，钢管四周钻有若干个微孔。

3.如权利要求1所述的一种测试可燃性气体点火延迟时间的实验系统，其特征在于，燃爆反应容器容积为20L，燃爆反应容器是长径比为1:1的圆柱体与顶部半球封头连接而成，燃爆反应容器整体呈椭球体，顶部半球封头与燃爆反应容器采用法兰连接，可拆卸。

4.如权利要求1所述的一种测试可燃性气体点火延迟时间的实验系统，其特征在于，玻璃视窗为圆形，直径为2.6cm，玻璃厚度3cm，材质为熔融石英。

5.如权利要求1所述的一种测试可燃性气体点火延迟时间的实验系统，其特征在于，电极位于燃爆反应容器的中心位置，电极的放电间隙可调。

6.如权利要求1所述的一种测试可燃性气体点火延迟时间的实验系统，其特征在于，高压点火器设有手动触发开关，可产生高压电脉冲，放电时间0-1000ms可调，放电频率100Hz，电火花能量≥1J。

7.一种测试可燃性气体点火延迟时间的方法，其特征在于，利用权利要求1-6任一所述实验系统的测试方法包括如下步骤：

(1)检查该实验系统的气密性和管线连接情况；

(2)光谱仪及多通道示波器参数的设置；

将两台光谱仪的光栅位置分别调整到事先确定的待测光特征波长，将识别电火花的特征波长辐射信号设为示波器信号采集的触发信号；

(3)配制预混可燃性气体；

打开压力计阀门、真空泵阀门和真空泵，抽真空到600Pa，关闭真空泵和真空泵阀门；依次打开可燃气钢瓶阀门、进气口阀门，观察真空压力计示数，按分压法充入所需体积，依次关闭进气口阀门、可燃气钢瓶阀门；依次打开空气瓶阀门、进气口阀门，补入空气到1个大气压，依次关闭进气口阀门、空气瓶阀门、压力计阀门；

(4)均匀混合可燃性气体；

依次打开循环泵阀门、进气口阀门、循环泵，待可燃性气体循环300秒，依次关闭循环泵、循环泵阀门、进气口阀门；

(5)点火并采集数据；

手动按触点火器点火按钮，点火电极产生电火花并引燃燃爆反应容器内可燃性气体，示波器自动触发采集特征波长光辐射相对强度信号之后将数据存储，并分析计算出点火延迟时间，分析计算出点火延迟时间的方法，绘制特征波长光辐射相对强度信号变化曲线，将检测到双色光辐射信号的时刻分别定义为放电点火时刻τi和着火时刻τc，则点火延迟时间τ＝τc-τi；

(6)排空废气；

依次打开真空泵阀门、压力计阀门、真空泵，抽出未反应气体和反应产物，打开空气瓶阀门、进气口阀门，补入空气到1个大气压，依次关闭进气口阀门、空气瓶阀门、压力计阀门，实验结束。

8.如权利要求7述的一种测试可燃性气体点火延迟时间的方法，其特征在于，所述步骤(2)中确定待测光特征波长的方法，采用光谱仪和ICCD摄谱相机通过光纤分别采集单纯高压放电电火花和预混可燃气体燃烧火焰的发射光谱，采集波长范围为200～900nm，对比分析整个波长范围的光谱辐射强度后，选出电火花辐射较强的特征单色光A，和火焰辐射较强、电火花辐射较弱的特征单色光B，分别作为识别放电电火花和燃烧火焰的特征光。