[实用新型]实现瓦斯/空气预混气体爆燃实验中金属铜网多孔结构消波吸能的装置

说明书

本实用新型公开了一种实现瓦斯/空气预混气体爆燃实验中金属铜网多孔结构消波吸能的装置。它包括爆炸激波管、罐外预混气体供给系统、压力信号采集系统、火焰信号采集系统、东华数据采集系统、高压点火系统和同步控制系统；其中，爆炸激波管包括首尾相连的多个实验管道和1个可视化观察窗实验段管道；爆炸激波管的末端设置金属铜网多孔结构；同步控制系统用于对火焰信号采集系统、压力信号采集系统、东华数据采集系统和高压点火系统进行同步控制。本实用新型瓦斯/空气预混气体爆燃实验中放置金属铜网多孔结构消波吸能的装置，减少人员伤亡和财产损失。

技术领域

本实用新型涉及实现瓦斯/空气预混气体爆燃实验中金属铜网多孔结构消波吸能的装置，属于安全科学与技术领域。

背景技术

在煤矿开采过程中，瓦斯是一种从煤岩中涌出的气体，主要成分为甲烷，当瓦斯聚集到一定的浓度时，遇到点火源就会爆炸，造成煤矿事故，对矿井地下人员和设备造成巨大的伤害和损坏。目前，新型能源的开发越来越受到重视，但煤炭依然占有很大的比例，占一次能源生产和消费结构的70％～75％。虽然煤炭机械化程度越来越高，采用大型综合设备开采，但随着开采深度的增加，高瓦斯矿井的增多，瓦斯爆炸事故依旧很突出，一直为煤矿安全领域内亟需研究的前沿问题。

瓦斯/空气预混气体爆燃时，预混气体瞬间转化为高温、高压的爆炸产物并且迅速膨胀，致使压力和密度降低，形成稀疏波，而爆炸产物的迅速膨胀，进而压缩巷道中的空气形成爆炸冲击波。爆炸冲击波形成后，与爆炸产物分离，独立在空气中传播，在遇到巷道中的障碍物时与壁面发生碰撞产生反射、透射和绕射现象。由于瓦斯/空气预混气体爆燃中的反射现象是一个复杂的过程，因此不分析多次的反射过程，只分析初始冲击波和首次反射的破坏性。如果冲击波与一个光滑的刚性平面发生碰撞，会在平面上反射全部能力，同时反射波的超压成倍数增加，为入射波超压的2～8倍。同时，由于煤矿巷道为密闭空间，冲击波在巷道中的传播与露天传播有着显著的区别，处于巷道密闭空间中时，冲击波的衰减速率更慢、传播距离也将更长。目前，已有研究表明，冲击波在经过固壁反射后，反射波的超压呈倍数增加，是矿井瓦斯爆炸事故中加重人员伤亡和财产损失的重要原因。故研究一种装置达到消波吸能的作用将对抑制瓦斯爆炸事故的进一步扩大具有重要的工程应用价值。

通过查阅文献可知，学者对冲击波的研究较多，大多数通过数值模拟和模型试验的方式进行，均取得了显著的成果。其中，模型试验通过搭建实验平台的方式，借助压力、火焰速度测试系统获得瓦斯/空气预混气体爆燃流场中多个单一的点源信息，从理论分析的角度进行宏观分析压力峰值和火焰速度在巷道内的变化趋势以此获得瓦斯 /空气预混气体爆燃过程中激波的演化过程及火焰的微观结构。但这些研究主要集中在爆炸所产生的冲击波的破坏方面，对于冲击波撞击壁面形成的反射波对人员的伤害和设备的破坏研究较少。而经研究发现，冲击波在经过固壁反射后，反射波的超压呈倍数增加反射波比入射波的伤害要大，破坏作用也比入射波要强，因此需要加强对反射波及消波吸能的研究。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种实现瓦斯/空气预混气体爆燃实验中金属铜网多孔结构消波吸能的装置，本实用新型瓦斯/空气预混气体爆燃实验中放置金属铜网多孔结构消波吸能的装置，减少人员伤亡和财产损失。

本实用新型提供的一种实现瓦斯/空气预混气体爆燃实验中金属铜网多孔结构消波吸能的装置，包括爆炸激波管、罐外预混气体供给系统、压力信号采集系统、火焰信号采集系统、东华数据采集系统、高压点火系统和同步控制系统；

所述爆炸激波管包括首尾相连的多个实验管道和1个可视化观察窗实验段管道；所述爆炸激波管的末端设置金属铜网多孔结构；

所述罐外预混气体供给系统与所述爆炸激波管内部连通，用于根据实验要求产生预设当量比的预混气体并输入所述爆炸激波管内；

所述压力信号采集系统和火焰信号采集系统布置在每段所述实验管道的侧壁上，用于对所述爆炸激波管内全程的压力和火焰传播速度的规律进行测量，测量结果经所述数据采集系统发送到所述同步控制系统；