[发明专利]一种高温高压可燃气体爆炸特性测试系统及其工作方法

说明书

一种高温高压可燃气体爆炸特性测试系统及其工作方法，属于气体爆炸科学领域。爆炸反应容器、可燃气体加热容器和助燃气体加热容器分别放置于三个高温烘箱中加热，并控制达到相同温度。利用真空泵在各容器中营造真空环境；向可燃气体加热容器通入可燃气体，助燃气体加热容器通入助燃气体；将加热到相同温度的可燃气体和助燃气体通入爆炸反应容器，并由气体循环泵将爆炸反应容器内的多元混合介质混合均匀；点火系统对爆炸反应容器的混合气体进行点火；数据采集系统收集爆炸反应容器内的爆炸压力，并据此判断是否达到爆炸状态。该装置可以大幅降低高温高压配气过程中的缓慢氧化和缩短升温时间，实现对反应介质的均匀混合，提升高温高压下的实验效率。

技术领域

本发明属于气体爆炸特性研究领域，具体涉及一种高温高压可燃气体爆炸特性测试系统。

背景技术

可燃气体爆炸特性，受初始温度、初始压力、惰性介质或杂质气体、爆炸容器和形状、点火能量和位置及湍流状态等多种环境和操作方式等多种因素的影响。在实际工业生产过程中，可燃气体在高温高压下的工况比较常见，例如石油化工业中的注空气采油工艺，工业中的高温反应过程，燃料电池或内燃机，冶金业中的废气处理，核电站的堆芯熔化事故或大型工业火灾事件等。在高温高压下需要考虑诸多的影响因素而造成实验和测定的困难。甚至在高温条件下，燃料还会热分解成其他的组分，因此爆炸特性在高温高压下的测定是非常苛刻与繁琐的，实验数据库十分匮乏。

目前，国内外研究学者使用的爆炸特性测试系统，通常是把可燃气体混合均匀后再加热至所需的实验温度；待每组实验结束后需要降到室温后重新配气加热至实验温度。由于直接加热混合气体需要反复升温降温操作流程繁琐，造成实验周期较长、可燃气体缓慢氧化、测试过程繁琐等缺点。因此，急需一种能够避免缓慢氧化、快速测试、高精度的适用于高温高压可燃气体爆炸特性测试系统。

本发明所发明的一种高温高压可燃气体爆炸特性测试系统，具有实验周期短、测试效率高、测试精度高，能够精准高效完成高温高压爆炸特性测量的特点。本发明中的测试系统，采用预先分开加热可燃气体、助燃气体，将高温高压气体快速混合均匀，避免高温高压缓慢氧化和爆炸反应容器反复升温降温，缩短了实验的周期，提高了测试精度和实验效率。中国专利文献CN 109374677 A发明了一种高温高压下可燃介质爆炸极限快速测试系统及方法。该装置通过水冷系统采用向圆柱形爆炸容器腔体内注入冷却水，快速降低腔体温度，便于尽快开展下次升温实验。这种反复升温降温的方式，虽然在一定程度上缩短了每次实验的周期，但仍未能解决反复进行升温降温带来的实验周期长以及由此造成的高温高压下可燃气体的缓慢氧化。

发明内容

本发明旨在解决现有技术存在的加热工序长、高温暴露缓慢氧化、二次实验周期长等问题，提供一种高温高压可燃气体爆炸特性测试系统，该装置可以大幅降低高温高压配气过程中的缓慢氧化和缩短加热时间，加快对混合介质的均匀混合，提升高温高压下的实验效率。该系统可测试的初始条件为：常温～500℃、常压～5MPa，符合国内外标准，试验周期短，测试参数全。

一种高温高压可燃气体爆炸特性测试系统，包括爆炸反应容器1、加热系统、配气系统、冷却水循环系统、点火系统、温度传感器4、压力传感器5、控制和数据采集系统6；温度传感器4包括第一温度传感器4-1、第二温度传感器4-2和第三温度传感器4-3；

所述的爆炸反应容器1为高温高压介质提供均匀混合和爆炸反应的场所，通过加热系统进行加热；爆炸反应容器1上有第一温度传感器4-1、压力传感器5、点火系统和第一数显压力表7-1；第一温度传感器4-1和压力传感器5数据测试端分别伸入爆炸反应容器1的近几何中心处和近壁面处，另一端相连到控制及数据采集系统6；第一温度传感器4-1监测爆炸反应容器1内部气体的温度，压力传感器5用于监测爆炸反应容器1内爆炸瞬间的动态压力参数变化；第一数显压力表7-1用于实时测量和显示爆炸反应容器1内的压力。