[发明专利]基于产物分析的气体爆炸实验装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于产物分析的气体爆炸实验装置和方法，包括预混可燃气体爆炸管道、瞬态压力采集系统和点火系统；点火系统与点火电极连接；瞬态压力采集系统与电脑和瞬态压力传感器连接；预混可燃气体爆炸管道为密闭方形或圆形管道；预混可燃气体爆炸管道内装有阻隔防爆材料；预混可燃气体爆炸管道连接有循环泵、可燃气体钢瓶和尾气收集装置。可以对甲烷、丙烷与空气的预混气体开展阻隔防爆对比实验研究，对气体爆炸产物进行检测分析，结合气体爆炸特征参数的测定，提出气体爆炸阻隔防爆效应研究方法，为揭示可燃气体爆炸机理、寻求抑制气体爆炸新技术有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种气体爆炸实验技术，尤其涉及一种基于产物分析的气体爆炸实验装置和方法。

背景技术

目前，各类可燃工业气体需求量激增，操作条件和使用环境越来越复杂，因此引发的气体爆炸事故时有发生，给安全生产和社会稳定都带来巨大压力。深入开发研究气体爆炸的实验方法，为揭示爆炸特性和机理、寻求有效抑制可燃气体爆炸技术有重要意义。

金潮等对近年来国内外气体爆炸特性的研究综述表明，复杂工况下可燃气体爆炸危害研究主要集中在压力、临界氧浓度、爆炸极限、数值模拟等方面，在气体爆炸反应机理、复杂工况对爆炸特性的影响等方面研究有所欠缺。Razus,Domnina等利用传感器监测可燃气体爆炸压力和温度，探究压力、温度与时间、距离等之间的变化规律以及有关影响因素，得出最大爆炸压力与初始温度上限成反比等，不仅直观的表达爆炸特性，也为寻找抑爆方式提供了借鉴意义。Kim,Woo Kyung等利用高速摄相机、纹影仪等研究可燃气体爆炸火焰的形成与传播机理，探究不同因素对火焰的影响，初始温度升高导致火焰速度和热释放速率更快，接近化学当量浓度其火焰越厚、传播速度越快、位移越大，火焰速度可表示为v＝a×(L/D)+b等，为预防爆炸火焰伤害和阻火设备的研究提供理论基础。Nie，Baisheng等利用Chemkin、Fluent、AutoReaGas、FLACS等软件对不同条件下的可燃气体的压力、温度、链式反应等数值模拟，研究气体爆炸特性及机理，对实验起到了补充说明的作用，也减少了人力财力的消耗以及实验平台搭建的的困难，对预防和控制爆炸事故具有重要的作用。这些研究方式主要从爆炸特征参数和数值模拟分析着手，对可燃气体爆炸产物分析研究较为缺乏。

在气体爆炸机理及抑制机理研究方面，杨真理等介绍了近年来抑爆介质在瓦斯爆炸过程中的作用机理和当前阻隔防爆材料的物理化学抑爆机理，提出今后仍需要加大抑爆机理和抑爆材料结构设计的研究。Kalvakala,Krishna C等模拟丙烷的热裂解反应机理，得出了部分反应基元路径。Fedyaeva,Oxana N等得出了丙烷等燃料过剩及有限温度范围 (T≤640K)可以识别出中间氧化产物及其形成机理。

现有技术中，还很少有人通过气体组分的方式研究抑爆机理，预混气体爆炸产物组分及其浓度直接反应了爆炸反应的剧烈程度及过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于产物分析的气体爆炸实验装置和方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的基于产物分析的气体爆炸实验装置，包括预混可燃气体爆炸管道、瞬态压力采集系统和点火系统；

所述点火系统与设于所述预混可燃气体爆炸管道一端的点火电极连接；

所述瞬态压力采集系统与电脑和设于所述预混可燃气体爆炸管道壁上的瞬态压力传感器连接；

所述预混可燃气体爆炸管道为密闭方形或圆形管道；

所述预混可燃气体爆炸管道内装有阻隔防爆材料；

所述预混可燃气体爆炸管道连接有循环泵、可燃气体钢瓶和尾气收集装置。

本发明的基于产物分析的气体爆炸实验装置进行气体爆炸实验的方法，其特征在于，包括步骤：