[发明专利]一种高温高压下可燃介质点火及爆炸特性测试系统及方法

摘要

本发明提供一种高温高压下可燃介质点火及爆炸特性测试系统及方法，其属于气体爆炸科学领域。该实验系统包括球形爆炸容器、加热系统、配气系统、点火系统、热电偶、耐高温压力传感器和数据采集及控制系统。测试容积20L为目前世界范围内广泛认可的爆炸参数测定容积，本发明可测试常温～500℃、常压～5MPa，可燃介质爆炸特性参数测定。特制点火系统可在高温高压环境中保证容器密封的同时实现点火，方便拆卸并可更换不同类型点火头。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组份爆炸特性参数。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点火及爆炸特性测试系统，其特征在于，该实验系统包括球形爆炸容器(1)、加热系统、配气系统、点火系统、热电偶(12)、耐高温压力传感器(11)和数据采集及控制系统；所述的球形爆炸容器(1)体积为20L，承压55MPa，为高温高压介质混合物提供反应场所；热电偶(12)和耐高温压力传感器(11)的一端侧向伸入球形爆炸容器(1)中，另一端与数据采集及控制系统相连，热电偶(12)用于实时测量球形爆炸容器(1)内部的温度，耐高温压力传感器(11)用于实时监测球形爆炸容器(1)内的压力参数变化；子母法兰(2)固定于球形爆炸容器(1)的开口端，其中，子法兰与母法兰之间采用石墨缠绕垫片(8)密封，并通过第二螺栓(22)紧固；母法兰与球形爆炸容器(1)之间采用八角垫片(7)密封，并通过第一螺栓(21)紧固；子法兰的中心开设螺纹孔，便于连接快拆点火电极(6)；泄爆装置(4)密封设置于球形爆炸容器(1)的底部，用于安全泄放，防止球形爆炸容器(1)内爆炸超压造成损坏；所述的加热系统包括高温烘箱(10)，用于对球形爆炸容器(1)中的高温高压介质混合物进行加热；所述的球形爆炸容器(1)与配气系统之间通过接管(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)、阀门(18)、雾化喷头(19)和加压泵(20)；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)用于抽空球形爆炸容器(1)内的气体，便于配制精确浓度的高温高压介质混合物；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，进而搅拌球形爆炸容器(1)内高温高压介质混合物，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，控制输入球形爆炸容器(1)的混合气体流量；雾化喷头(19)的一端侧向伸入球形爆炸容器(1)中，另一端与加压泵(20)相连，当需要配制水蒸气或可燃蒸汽时，通过加压泵(20)和雾化喷头(19)向球形爆炸容器(1)中配制蒸汽；所述的点火系统用于点燃球形爆炸容器(1)内的高温高压介质混合物，包括点火头(9)和两个快拆点火电极(6)；快拆点火电极(6)一端伸入球形爆炸容器(1)的腔体中，另一端通过快拆丝堵(23)实现固定；快拆丝堵(23)与子法兰之间采用螺纹连接，快拆点火电极(6)穿过快拆丝堵(23)，且与快拆丝堵(23)的接口处采用石墨填料强制密封或金属陶瓷焊接技术密封；陶瓷绝缘棒(24)设置于快拆点火电极(6)与球形爆炸容器(1)之间，用于隔离防止发生短路；伸入球形爆炸容器(1)的快拆点火电极(6)一端设置点火头(9)，快拆点火电极(6)的外端通过高温导线连接至数据采集及控制系统，数据采集及控制系统用于发出点火指令，点燃球形爆炸容器(1)内的高温高压介质混合物；数据采集及控制系统用于实时监测并记录球形爆炸容器(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。