[发明专利]气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置

说明书

本发明公开了一种气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置，包括爆炸发生器和外场破坏效应检测机构。爆炸发生器一个侧面上设有火焰形态观察窗口并安装有高耐性有机玻璃，与其相邻的侧面上设有泄爆口并安装有泄爆构件。爆炸发生器底面设有一个抽气孔与至少4个进气孔，分别与真空泵和气瓶连接构成配气系统。爆炸发生器顶面及一个侧面分别安装有数个压力传感器与温度传感组件。泄爆口外部空间设有铺垫了均匀细沙的弧形区域，该区域上设置有压力传感器及混凝土板。在弧形区域边缘设置红外高速摄影仪与红外温度测量仪。本发明用于模拟研究气体爆炸条件下结构内、外的热力耦合破坏效应，可以综合再现实际气体爆炸产生的多种损伤形式。

技术领域

本发明属于安全工程防护实验技术领域，具体涉及一种气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置。

背景技术

随着气体能源在人们生活中得到广泛应用，建筑结构内的气体爆炸灾害已经成为人们生产生活中面临的主要灾害之一。结构内部气体爆炸会引起空间内的压力增大，温度升高。建筑结构、内部设施以及室内人员在超压与高温的热力耦合破坏效应下会受到严重损伤。同时，建筑结构内的气体爆炸往往伴随着薄弱构件的击穿与泄放，由此引起的压力泄放、火焰泄放以及击穿构件的破片均会对周边人员设施产生破坏效应。由此可见，对于气体爆炸在内、外场产生的热力耦合破坏效应进行研究对于气体爆炸灾害的防护具有重要意义。基于此，当前迫切需要一种气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置。

现有的气体爆炸实验装置多为球形或柱形容器，与实际建筑结构差别较大。研究者通过在这些实验容器中进行实验，主要研究受限空间内气体爆炸引起的压力变化，而对于爆炸引起的温度效应研究较少，对于高温与高压的相互影响及热力耦合破坏效应更是很少涉及。同时，现有研究主要集中在建筑结构内部，对于周边建筑结构因泄爆引起的超压、热辐射、击穿碎片产生的耦合破坏效应很少关注。

由此可见，现存的技术问题是：当前研究只关注气体爆炸产生的某一单独的破坏效应，与实际情况差别较大，无法对真实工况进行再现与研究。现在需要一种综合考虑气体爆炸对建筑结构内、外产生的多种破坏效应的实验装置，以对气爆产生的实际耦合破坏效应进行研究。

发明内容

本发明目的是提供一种气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置，用于模拟实际气体爆炸环境下产生的多种破坏效应的耦合作用，为工程防护提供理论参考与技术支持。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置，包括爆炸发生器和外场破坏效应检测机构，所述爆炸发生器包括爆炸发生器外壳、防爆风扇、配气组件、固定组件、泄爆构件、浓度分析仪、点火装置、高速摄影、真空泵、气瓶、2-5个压力传感器和2-5个温度传感组件，所述爆炸发生器外壳为方形，其内部为爆炸发生腔，爆炸发生器外壳一个侧面上设有火焰形态观察窗口，高速摄影位于爆炸发生器外壳外部，正对火焰形态观察窗口进行拍摄记录，与设有火焰形态观察窗口相邻的侧面上设有泄爆口，泄爆构件固定在爆炸发生器外壳外壁并封住泄爆口，防爆风扇、配气组件、压力传感器、温度传感组件均设置在爆炸发生器外壳内，爆炸发生器外壳底面中心设有一个抽气孔，爆炸发生器外壳底面环绕抽气孔至少对称分布4个进气孔，位于爆炸发生器外壳外部的真空泵与抽气孔连接，位于爆炸发生器外壳外部的气瓶通过进气管与进气孔连接，爆炸发生器外壳顶面设有2-5个压力传感器安装孔，每个压力传感器安装孔内安装有一个压力传感器，爆炸发生器外壳与设有火焰形态观察窗口的侧面相对的侧面上设有一个点火器安装孔和2-5个温度传感组件安装孔，每个温度传感组件安装孔内固定一个温度传感组件，固定组件设置在爆炸发生器外壳外部，将爆炸发生器外壳固定在地面上，点火装置固定在点火器安装孔内，爆炸发生器外壳顶面设有气体采集孔，浓度分析仪通过抽气软管与气体采集孔连接。

所述温度传感组件包括温度传感器和绝热套筒，温度传感器设置在绝热套筒内，温度传感器的探测头伸出绝热套筒，温度传感器与外接的数据采集器相连，所述压力传感器外壁设有隔热层。

所述爆炸发生外壳采用钢结构，火焰形态观察窗口上固定有高耐性有机玻璃。