[发明专利]一种多参数影响下气体-粉尘复合爆炸泄放动力学特性及泄爆性能测试可视化装置

说明书

本发明一种多参数影响下气体‑粉尘复合爆炸泄放动力学特性及泄爆性能测试可视化装置，属于石化企业安全领域。包括可视化爆炸系统、点火系统、供气系统、喷粉系统、泄爆系统、压力采集系统、温度采集系统、图像采集系统、纹影采集系统、油浴加热系统、同步控制系统、程序控制与数据采集系统。可视化爆炸容器内部预混气体或气体/粉尘复合爆炸产生高温火焰和冲击波，通过泄放装置实现多参数影响下气体‑粉尘复合爆炸泄放动力学特性及泄爆装置性能测试。本发明创造通过研究多参数影响下气体‑粉尘复合爆炸泄放动力学特性及泄爆性能测试可视化装置，填补了气体‑粉尘复合爆炸泄放动力学特性及其多因素影响机制和泄爆装置性能测试的空白。

技术领域

本发明创造属于石化企业安全领域，尤其是涉及一种多参数影响下气体-粉尘复合爆炸泄放动力学特性及泄爆性能测试可视化装置测试方法。

背景技术

爆炸泄放作为一种有效的防护技术广泛应用于具有爆炸风险的容器和设备上。其本质是当爆炸发生导致压力积聚时安装在容器上的泄放装置优先于容器破裂，高温气体、火焰和压力波通过泄放口泄放至容器外部，避免爆炸压力达到容器爆破压力而发生整体破坏。随着工业的发展和社会的进步，爆炸事故变得愈加频繁且复杂，更多的是由气体和粉尘两种可燃性物质组成的复合爆炸。气固两相复合爆炸机理更加复杂且爆炸强度更大，带来的损失也更加严重。鉴于气固两相特殊的爆炸特性以及由此引发的爆炸事故对工业生产造成的威胁，应对两相复合爆炸特性开展相关研究并采取有效的防护措施，避免引发衍生事故灾害。

气体-粉尘复合爆炸泄放过程涉及到多相态可燃物质燃烧、爆炸流场湍流流动和相间传热传质等耦合过程，与单相爆炸泄放过程相比更加复杂且危害性更大，使前人对其研究较少，更多是开展气体或煤尘单相爆炸泄放研究，这使得对气固两相复合爆炸的泄放防护缺乏相对完善的理论指导。爆炸泄放基础研究不完善导致无法揭示爆炸泄放机理及本质模型的建立，尚有的研究不能形成完善的理论。如何进行有效的气固两相复合爆炸泄放防护并建立准确的泄放准则，这需要掌握准确且详实的气固两相复合爆炸泄放特性，不同泄放条件下爆炸超压、火焰形态、火焰温度和火焰速度在泄放过程中的演变机制作为依据。同时，深入研究气体-粉尘复合爆炸泄放过程中的基础问题，探究诸多参数包括泄放过程中压力、火焰、温度和气体/粉尘的泄放动力学特性，火焰泄放至外界空间未燃气体与粉尘相互作用引起二次爆炸的发生机理及其对泄放过程的影响规律，以及与单相可燃介质爆炸泄放的异同，对揭示气固两相复合爆炸泄放机理，从本质上发展多相爆炸泄放技术具有重要的理论和实际意义。

目前，多集中于气体或粉尘单相爆炸过程的泄放研究工作，主要关注于容器内部、外部压力变化规律以及爆炸火焰传播特性，初步明确了容器内部压力升高和泄放火焰诱导容器外部二次爆炸的机理。粉尘爆炸泄放具有与气体泄放相似特性，也具有其独特性，是一种包含诸多影响因素且耦合了湍流流动与多相态可燃介质振荡燃烧的复杂过程。两相复杂的燃烧过程必将导致其复杂的爆炸泄放特性，然而对于气体-粉尘复合爆炸泄放特性的研究鲜有报道，缺少气固两相复合爆炸泄放的理论基础，特别是不同泄放条件下容器内外爆炸超压、火焰结构形态、火焰温度和火焰速度在泄放过程中的演变机制，以及火焰泄放至外流场后未燃气体与粉尘相互作用引起的二次爆炸发生机理及其对泄放过程的影响等。气固两相复合爆炸泄放基础研究的不完善导致无法揭示两相复合爆炸泄放机理及本质模型的建立。因此，本项目开展气固两相复合爆炸泄放特性研究具有重要的研究意义，在一定程度上完善爆炸泄放理论，为气固两相爆炸泄放技术的研发提供科学思路和理论依据。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种多参数影响下气体-粉尘复合爆炸泄放动力学特性及泄爆性能测试可视化装置，包括：可视化爆炸系统、点火系统、供气系统、喷粉系统、泄爆系统、压力采集系统、温度采集系统、图像采集系统、纹影采集系统、油浴加热系统、同步控制器17、程序控制与数据采集系统18。