[发明专利]一种高温高压下可燃介质爆炸极限快速测试系统及方法

摘要

本发明提供一种高温高压下可燃介质爆炸极限快速测试系统及方法，属于气体爆炸科学领域。该实验系统包括圆柱形爆炸容器、加热系统、配气系统、点火系统、水冷系统、热电偶、压力传感器和控制及数据采集系统。测试容积1‑5L，本发明可测试常温～500℃、常压～5MPa，可燃介质爆炸极限测定。装置配备水冷系统可实现快速降温，大幅提高实验效率。通过监测容器内压力、温度变化，判定可燃介质是否达到爆炸状态，同时根据实时监测数据可测量不同气体组份爆炸极限。本装置可为防止工业生产中高温高压可燃介质发生爆炸提供可靠数据。

主权项

1.一种高温高压下可燃介质爆炸极限快速测试系统，其特征在于，该实验系统包括圆柱形爆炸容器(1)、加热系统、配气系统、点火系统、水冷系统、热电偶(12)、压力传感器(11)和控制及数据采集系统；所述的圆柱形爆炸容器(1)体积为1‑5L，承压16MPa，为高温高压气体混合物提供反应场所；热电偶(12)和压力传感器(11)的一端侧向伸入圆柱形爆炸容器(1)中，另一端与控制及数据采集系统相连，热电偶(12)用于实时测量圆柱形爆炸容器(1)内部的温度，压力传感器(11)用于实时监测圆柱形爆炸容器(1)内的压力参数变化；腔体法兰(2)固定于圆柱形爆炸容器(1)的顶端，腔体法兰(2)与圆柱形爆炸容器(1)接触面之间设有石墨缠绕垫片(8)，腔体法兰(2)的四周通过螺栓(7)压紧，确保对圆柱形爆炸容器(1)实现密封；腔体法兰(2)的中心开设螺纹孔，便于连接快拆点火电极(6)；排水装置(4)和泄爆装置密封设置于圆柱形爆炸容器(1)的底部，用于安全泄放和排放冷却水，防止圆柱形爆炸容器(1)内爆炸超压，损伤圆柱形爆炸容器(1)；所述的加热系统包括加热带(10)，用于对圆柱形爆炸容器(1)中的高温高压气体混合物进行加热；所述的圆柱形爆炸容器(1)与配气系统及水冷系统之间通过接管(3)连接；所述的配气系统包括空气压缩机(13)、气体循环泵(14)、真空泵(15)、压力表(16)、气瓶(17)、蒸汽发生器和阀门(18)；其中，气体循环泵(14)、真空泵(15)和气瓶(17)分别通过管道与接管(3)相连；真空泵(15)用于抽空圆柱形爆炸容器(1)内的气体，便于配制精确浓度的高温高压气体混合物；空气压缩机(13)与气体循环泵(14)连接，用于驱动气体循环泵(14)运转，进而搅拌圆柱形爆炸容器(1)内高温高压气体混合物，使其混合均匀；气瓶(17)连接多种气体源，通过压力表(16)和阀门(18)的配合，控制输入圆柱形爆炸容器(1)的混合气体流量；当需要配制蒸汽时，蒸汽发生器替换气瓶(17)，为圆柱形爆炸容器(1)中输送蒸汽；所述的水冷系统包括接水管(19)和冷水箱，圆柱形爆炸容器(1)进行升温实验后，冷水箱通过接水管(19)向圆柱形爆炸容器(1)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，冷却水由圆柱形爆炸容器(1)底部排水装置(4)排出；所述的点火系统用于点燃圆柱形爆炸容器(1)内的高温高压气体混合物，包括点火头(9)和两个快拆点火电极(6)；所述快拆点火电极(6)与腔体法兰(2)之间采用螺纹连接，两个快拆点火电极(6)伸入圆柱形爆炸容器(1)的腔体中，点火头(9)设置于两个快拆点火电极(6)的端部；快拆点火电极(6)的外端通过高温导线连接至控制及数据采集系统，控制及数据采集系统用于发出点火指令；控制及数据采集系统用于实时监测并记录圆柱形爆炸容器(1)内的压力、温度变化，控制点火时间，并根据不同点火头(9)改变点火时长，以提供不同点火能量。