[发明专利]粉尘爆炸火焰的传播行为观测实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及粉尘燃烧技术领域，尤其涉及一种粉尘爆炸火焰的传播行为观测实验系统。

背景技术

粉尘爆炸是粉尘在爆炸极限范围内，遇到热源(明火或高温表面等)，形成火焰并瞬间传播至易燃粉尘散布空间，同时释放大量热，产生高温和爆燃超压导致破坏效应的现象。其对众多涉及易燃粉体制备、使用和处理的行业，如染料、药物、粮食、金属、塑料、织物、木材、采矿等行业，一直构成严重威胁。

粉尘爆炸的易发性、偶然性和强破坏性等特征，缘于粉尘爆炸火焰传播过程的复杂性。相比于气体爆炸火焰传播，粉尘爆炸火焰传播集中在固相粒子、热解气化可燃气体及液化粒子共存的异相体系中进行，悬浮于空气中的粒子历经受热、热解/气化、与氧化剂混合、点燃、燃烧及熄灭的动力学过程，这决定了粉尘爆炸火焰传播过程为非稳态传播且易受多种因素的影响，如粒子的理化特性、粒径、形状、浓度等。因此，全面揭示粉尘爆炸中火焰的传播机理，从本质上防控粉尘爆炸危害的目的，既有科学研究价值又是现实应用需求。

目前，国内外研究粉尘燃烧爆炸所用的实验装置大多是密闭容器，如20L爆炸球、粉尘云着火温度测试装置等，而极少数机构研究开放空间粉尘爆炸火焰结构和传播机理，且现有的极少数开放空间粉尘爆炸火焰测试实验装置大多采用在开放空间自由喷吹粉尘，不能形成浓度均匀的粉尘云，颗粒粒径也完全取决于购置的粉尘样品。Shoshin、Dreizin根据静电原理设计了产生金属气溶胶的实验装置；Goroshin、Risha等根据电动推杆送料原理建立了预混粉尘火焰装置。这两种装置都是在完全开放空间喷撒粉尘，不能形成浓度均匀的粉尘云。于2012年1月18日公布的中国专利申请CN201110153130.5提供了一种“开放空间粉尘连续吹喷预混燃烧实验系统”，所述的粉尘燃烧实验系统是将粉尘分散到完全开放的空间，但不能形成浓度均匀的粉尘云，同时不能对颗粒不均匀的有机粉尘进行处理，形成粒度均匀、形状规则的粉尘云。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种粉尘爆炸火焰的传播行为观测实验系统，其能在观测区域内形成粒度均匀、形状规则的粉尘云，进而实现在观测区域内观测粉尘爆炸火焰的传播行为。

为了实现上述目的，本发明提供了一种粉尘爆炸火焰的传播行为观测实验系统，其包括：管道组件，形成有观测区域；粉尘供给装置，向观测区域提供粉尘；以及点火机构，固定设置于管道组件并用于点燃观测区域内的粉尘。粉尘供给装置包括：储粉罐，储存有粉尘；喷嘴，连通储粉罐；加热机构，将储粉罐内的粉尘加热至熔点以形成液态燃料；以及第一高压储气罐，储存有高压气体且通过第一管路连通于储粉罐。其中，储粉罐内的液态燃料在第一高压储气罐内的高压气体的推动作用下经由喷嘴喷入观测区域中，然后被点火机构点燃，从而实现在观测区域内观测粉尘爆炸火焰的传播行为。

本发明的有益效果如下：

在根据本发明的粉尘爆炸火焰的传播行为观测实验系统中，储粉罐内的粉尘被加热机构加热成液态，液态燃料通过第一高压储气罐和喷嘴被均匀喷入观测区域中以形成粒度均匀、形状规则的粉尘云，粉尘云被点火机构点燃后，从而实现在观测区域内观测粉尘爆炸火焰的传播行为。

附图说明

图1是根据本发明的粉尘爆炸火焰的传播行为观测实验系统的简化示意图。

图2是图1中的管道组件的一连接示意图，其中观测区域处于封闭状态。

图3是图1中的粉尘供给装置的连接示意图。

图4是图1中的管道组件的另一连接示意图，其中观测区域处于开放状态。

其中，附图标记说明如下：

1 管道组件25 第二高压储气罐

11 顶部管道 26 针型塞

12 中部管道 27 第三高压储气罐

121 凸部28 热电偶

13 底部管道 3 点火机构

14 底座 31 点火电极

15 电磁伸缩器 32 点火器

151 伸缩杆S 观测区域

2 粉尘供给装置M 金属丝网

21 储粉罐 V 电磁阀

22 喷嘴 F 压力表

221 腔体P1 第一管路

222 喷口P2 第二管路

23 加热机构 P3 第三管路

24 第一高压储气罐

具体实施方式

下面参照附图来详细说明根据本发明的粉尘爆炸火焰的传播行为观测实验系统。