[发明专利]一种研究气体爆炸壁面效应的实验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种研究气体爆炸壁面效应的实验装置及方法，属于可燃气体爆炸安全性研究技术领域。

背景技术

工业发展中，特别是在石油化工生产中，可燃气体作为原辅材料或产品得到了广泛的应用。绝大多数情况下，可燃气体的储运通过容器或管道进行，一旦负压、密封失效或配气错误等原因导致空气混入形成爆炸性混合物，极易发生爆炸危害事故。因此研究可燃气爆炸传播过程中的特性一直是各国学者研究的一个重大课题。

管道内可燃气体的爆炸传播作为一种典型的气体爆炸过程，当前研究的重点主要集中在可燃气体爆炸的形成过程的研究，而对气体爆炸传播过程中周围约束条件对其发展的影响研究较少，特别是可燃气体燃烧爆炸过程中的壁面效应。开展管道内可燃气体爆炸传播过程中壁面对其产生的影响，不仅可以揭示可燃气体的爆炸传播规律，而且还能预防和控制燃烧爆炸事故，为工程防爆安全设计提供参考。

发明内容

本发明目的是提供一种可研究可燃气体在管道内爆炸过程中壁面对其产生的阻力效应、反射效应和热效应的实验装置和方法，旨在揭示可燃气体的爆炸传播规律以及在工程防爆安全设计方面提供参考。

本发明采取的技术方案如下：

一种研究气体爆炸壁面效应的实验装置，它包括一爆炸装置和一参数采集装置；

所述爆炸装置包括一圆柱型抗爆容器和一圆形爆炸管道，所述圆柱型抗爆容器的底端设置一泄压阀，壁面设置两个压力传感器安装端口，顶部设置预留口、用第一密封法兰进行密封，第一密封法兰上设置一火焰观测口，圆柱型抗爆容器的侧部壁面上设置有延伸管，延伸管上设有阀门，圆柱型抗爆容器的内部设置有用于安装反射金属抗板的可调式底盘；所述圆形爆炸管道由两节相同管道通过法兰连接组成，圆形爆炸管道的一端管口通过法兰与所述圆柱型抗爆容器的延伸管管口相连，另一端管口通过第二密封法兰进行密封、并且该端口一侧的上方位置设置有混合气体输入端口，所述第二密封法兰上设置一点火装置安装端口，该端口上安装点火枪，点火枪与高能点火器相连，所述圆形爆炸管道上设置有管道加热器，并且在其两节管道上设置两个压力传感器安装端口，该压力传感器安装端口上安装压力传感器。

所述参数采集装置包括四个压力传感器，其中第一压力传感器的安装点正对所述圆柱型抗爆容器的延伸管管口，第二压力传感器的安装点与第一压力传感器的安装点呈90度的圆心角，第三压力传感器和第四压力传感器分别单独安装在所述圆形爆炸管道的两节管道上且靠近所述延伸管管口的一端处，所述的第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器均分别与压力数据采集器相连，在第一压力传感器和第二压力传感器的同一位置上设置有第一振动加速度传感器和第二振动加速度传感器，在第三压力传感器和第四压力传感器的正对位置安装有第三振动加速度传感器和第四振动加速度传感器，所述的第一振动加速度传感器、第二振动加速度传感器、第三振动加速度传感器和第四振动加速度传感器均分别与振动加速度数据接收器相连，所述高能点火器、压力数据采集器和振动加速度数据接收器连接至同步控制系统。

所述圆形爆炸管道的可拆卸式设有弹簧式阻力壁面，所述弹簧式阻力壁面为由不同形状和大小的钢丝做成不同节距的弹簧，弹簧式阻力壁面与圆形爆炸管道内壁面紧密贴合。

所述圆柱型抗爆容器可打开，其底部设置七个呈直线分布的可调式底盘固定螺孔，所述可调式底盘通过螺栓固定在五个不同的位置，可调式底盘上有十二个均匀分布的反射金属抗板固定螺孔，反射金属抗板可通过螺栓进行多个角度的固定；所述可调式底盘和反射金属抗板分别通过不同的安装位置和不同安装角度，可前后、多角度固定反射金属抗板；所述圆柱型抗爆容器的底座用地脚螺栓固定。

所述管道加热器由电加热元件、导流板、筒体和直流稳压电源四部分组成，所述电加热元件均匀缠绕在爆炸管道上，其包括插入耐高温绝缘管内的电阻丝，以及紧密地填入在空隙部分具有良好绝缘性和导热性能的结晶氧化镁粉；所述筒体内安装所述导流隔板，电加热元件通过直流稳压电源使电阻丝发热，未被管道加热器包裹的部分，用陶瓷纤维毯进行包裹。

该装置还包括一可方便进行移动和拆除的伸缩式移动支架，所述伸缩式移动支架包括支架底座、固定杆、固定螺栓、滑动杆、U型托口和凹槽，所述伸缩式移动支架的滑动杆可沿凹槽上下滑动。

一种研究气体爆炸壁面效应的实验方法，其特征在于：包括利用上述的实验装置进行的气体爆炸壁面阻力效应或者气体爆炸壁面反射效应或者气体爆炸壁面热效应的实验；其中：

所述的气体爆炸壁面阻力效应实验，包括如下步骤：