一种开放空间内测量大剂量粉尘燃爆特性的实验装置及方法制造方法及图纸

技术编号:20093753 阅读:25 留言:0更新日期:2019-01-15 12:45
本发明专利技术涉及了一种开放空间内测量大剂量粉尘燃爆特性的实验装置及方法,包括配气系统、智能控制系统、喷头组合系统、储粉组合系统、设备支架、点火组合系统。所述配气系统包括空气、可燃性气体或惰性气体中的一种或多种组合气体;所述智能控制系统包括可编程控制单元和远程控制单元,利用通气元件控制气体输送、粉尘喷出与点火延迟的时间;所述喷头组合系统包括喷头和喷头底座,二者连接处的薄缝可实现环形气流;所述储粉组合系统包括储粉筒、移动活塞和储粉筒底塞;所述点火组合系统包括点火器支架和可调能高压脉冲点火器。本实验装置操作简单,实验方法易行,实验现象明显,并可通过高速摄像观测记录大剂量粉尘喷出和燃烧时的传播特征。

An experimental device and method for measuring the ignition and explosion characteristics of large-dose dust in open space

The invention relates to an experimental device and method for measuring the ignition and explosion characteristics of large-dose dust in an open space, including a gas distribution system, an intelligent control system, a sprinkler combination system, a powder storage combination system, a device support and a ignition combination system. The gas distribution system includes one or more combined gases of air, flammable gas or inert gas; the intelligent control system includes a programmable control unit and a remote control unit, which controls the time of gas transmission, dust ejection and ignition delay by means of ventilation elements; the combined system of sprinklers includes sprinklers and sprinkler base, and the thin slit at the joint of the two can realize annular gas. The powder storage combination system comprises a powder storage cylinder, a movable piston and a powder storage cylinder bottom plug, and the ignition combination system comprises an igniter bracket and a possible high-pressure pulse igniter. The experimental device is simple to operate, the experimental method is easy to operate and the experimental phenomena are obvious. The propagation characteristics of large dose dust ejection and combustion can be recorded by high-speed video camera.

【技术实现步骤摘要】
一种开放空间内测量大剂量粉尘燃爆特性的实验装置及方法
本专利技术涉及研究粉尘燃烧爆炸现象的领域,具体是一种在开放空间内测量大剂量粉尘燃爆特性的实验装置及方法。
技术介绍
粉尘爆炸是指特定条件下达到一定爆炸浓度极限的可燃粉尘,在触及点火源(明火或者电火花等)时发生爆炸,导致压力和温度迅速升高,并释放出大量热量的现象。粉尘爆炸大多数发生在含有铝粉、镁粉等金属粉尘,各种塑料粉末,合成药品的有机中间体和多数粮食植物纤维尘等生产加工场所。现有粉尘燃烧爆炸测试装置多基于密闭炸弹实验,实验装置由金属材料制成(20L球形测试装置、1m3爆炸容器测试装置等),体积恒定,可观测通道有限,此种装置主要用于研究粉尘爆炸现象,测试各类粉尘的爆炸压力和压力上升速率等参数。在对于粉尘云燃烧过程中火焰传播现象的研究中,中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室也是在受限空间内利用高压电火花引燃粉尘云来研究受限空间内粉尘燃烧爆炸火焰的传播规律。而对于开放空间内粉尘燃烧爆炸现象的研究,Goroshin等(CombustionandFlame,1996)建立了产生本生灯型预混粉尘火焰的装置,Shoshin等(AerosolScienceandTechnology,2002)设计了产生金属气溶胶的实验装置,两个团队均研究了粉尘颗粒和空气气固两相混合物预混燃烧的实验现象。高伟等(JournalofLossPreventionintheProcessIndustries,2016)介绍了一种开放空间内测试粉尘燃爆的实验装置用于研究有机物粉尘燃爆实验,该透明圆柱形燃烧管包括一个带有开口端的顶管,一个可移动的中间管,以及一个连接了不锈钢底座的底部管,为粉尘云提供了一个开阔的空间,使火焰在不受管壁约束的环境中传播。专利CN102323374A公布了一种开放空间粉尘连续吹喷预混燃烧实验系统,实现了在同一燃烧器上得到多种火焰形状和火焰面积,提供了深入研究开放空间粉尘云连续气固两相流场的火焰传播及载粒流燃烧的实验平台。但是上述的实验系统不能保证在开放空间内使粉尘分散成浓度均匀的云状系统,而且用于测试的可燃性粉尘质量受到装置的限制,不能准确的观测出粉尘燃烧与失稳机理、火焰传播机制和已燃区和未燃区界面的不稳定性对火焰加速的影响等燃烧反应的规律。针对上述现象,本专利技术提出了一种在开放空间内测量大剂量粉尘燃爆特性的实验装置及方法,既在开放空间内提供了可视化角度,又可以测试大剂量的粉尘均匀分布燃烧的实验现象。
技术实现思路
为了克服上述
技术介绍
的不足之处,本专利技术提供了一种用于观察开放空间内大剂量粉尘燃爆的实验装置及方法,利用该装置将大剂量粉尘抛洒,经点火装置点火之后,配合高速摄像系统,可以观察记录粉尘燃爆现象。再通过配套的辅助设备,观察记录粉尘燃爆过程的基本参数、火焰结构、火焰传播机理等等。为解决上述技术问题,本专利技术采用以下技术方案实现:一种开放空间内测量大剂量粉尘燃爆特性的实验装置,具体包括配气系统、智能控制系统、喷头组合系统、储粉组合系统、设备支架、点火组合系统。所述配气系统包括空气、可燃性气体或惰性气体中的一种或多种组合气体,并且配有气体减压阀;所述智能控制系统包括可编程控制单元和远程控制单元;所述喷头组合系统包括喷头和喷头底座;所述储粉组合系统包括储粉筒、移动活塞和储粉筒底塞;所述点火组合系统包括可调节高度的点火器支架和可调能高压脉冲点火器。上述的配气系统通过耐高压软管与智能控制系统相连,智能控制系统固定于设备支架的一侧,利用耐高压软管将配气系统与储粉组合系统以及喷头组合系统串联起来,通过铜质导线与点火组合系统相连,并通过智能控制系统的编程实现进气、喷粉和点火的控制。上述装置中,所述配气系统与智能控制系统中可编程控制单元相连,通过编程控制实现配气的输送。上述装置中,所述智能控制系统为连接中枢,可设定程序来实现粉尘的喷出、分散和点火过程。上述装置中,所述喷头组合系统是实现环形高压超薄空气流的组合体。上述装置中,所述储粉组合系统中储粉筒是可拆卸的金属圆筒,用以储存粉尘,移动活塞在高压气体作用下推动粉尘从喷头喷出,储粉筒底塞设有喷粉气体的进气孔,刻有螺纹丝并设有密封圈,用以在活塞和储粉筒底塞之间形成密闭空间。上述装置中,所述点火组合系统用专门的可调节高度的点火支架支撑,通过铜质电导线与智能控制系统相连,同时点火器采用可调能高压脉冲点火器,用于点燃粉尘。一种开放空间内测量大剂量粉尘燃爆特性的实验方法,包括以下步骤:St1:将移动活塞推到储粉筒的底部,在筒体内放入大剂量的待测试粉尘;St2:对智能控制系统进行编程设置,分别实现进气时间、喷粉时间和点火时间的控制;St3:调节配气系统的混合气体输出压力;St4:远程开启智能控制系统,逐步控制管路中通气元件,先打开喷头组合系统处的通气元件,接着打开储粉筒底塞处的通气元件,利用高压气体迅速推动移动活塞,进而推动预置粉尘快速从喷头喷出;St5:粉尘全部喷出后经过一定的延迟时间,智能控制系统控制点火器通电点火,完成对粉尘燃爆过程的实验;St6:实验人员在远处操作高速摄像系统,记录下粉尘喷出和点火燃烧的过程。与现有技术相比,本专利技术具有如下优点和有益效果:本装置采用智能控制系统,有效合理且可根据需要控制配气输送和点火延迟时间,使得粉尘喷出时分散均匀。同时借助该智能控制系统,可实现远程操作,提高实验的安全性。在点火装置支架处还可以接入各种传感器,利用配套设备,以获得各种实验参数。实验时粉尘被喷出外部,可以直接而清楚的观察记录,便于进一步研究。附图说明图1是本专利技术的系统结构示意图,具体结构如下:1-配气系统,2-智能控制系统,3-喷嘴喷头,4-底座,5-储粉筒,6-移动活塞,7-储粉筒底塞,8-喷粉设备的支架,9-点火装置支架,10-高压脉冲点火器。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步具体说明。实施例1:一种开放空间内测量大剂量粉尘燃爆特性的实验装置如图1所示,配气系统1是由空气、可燃性气体和惰性气体中的一种或几种组合气体系统,并且配有空气减压阀,可以控制气体输送的压力大小;智能控制系统2,固定安装在喷粉设备支架8的一侧,它作为整个配气进入和输出的控制中枢,通过设置程序控制配气进入和粉尘喷出的时间;喷嘴3、喷头底座4组合成一个完整的喷头,通过二者连接处的预留环形薄缝形成环形空气流;储粉筒5,移动活塞6和储粉筒底塞7,三者组成一套金属筒储粉组合系统,移动活塞6可以在强气压的作用下推动储粉筒5内的粉尘从喷头喷出;喷粉设备支架8由优质钢管和钢板焊接而成;点火装置支架9是由优质钢管焊接成的四角支架,其支臂部分可以调节点火器的垂直高度,以改变实验时点火位置;可调能高压脉冲点火器10固定在点火装置支架9上,通过铜质导线与智能控制系统2连接,并由智能控制系统2控制通断电,实现对粉尘的点火。上述各部分组件配气系统1、喷头组合系统(3和4)、储粉组合系统(5、6和7)和智能控制系统2之间利用耐压软管(10MPa)进行连接,以实现气体在整套实验系统内的运行。点火组合系统(9和10)和智能控制系统2之间利用铜质导电线进行连接,以确保在喷粉完成后对分散的粉尘进行精确点火。实施例:2:本实例中配气采用甲烷-空气混合气体,粉尘采用煤粉,本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种开放空间内测量大剂量粉尘燃爆特性的实验装置及方法,包括配气系统、智能控制系统、喷头组合系统、储粉组合系统、设备支架、点火组合系统等部分,其特征在于智能控制系统包括可编程控制单元和远程控制单元,固定安装在设备支架的侧面,配气系统、喷头组合系统、储粉组合系统和智能控制系统之间利用耐压软管进行连接,点火组合系统和智能控制系统之间利用铜质导电线进行连接。

【技术特征摘要】
1.一种开放空间内测量大剂量粉尘燃爆特性的实验装置及方法,包括配气系统、智能控制系统、喷头组合系统、储粉组合系统、设备支架、点火组合系统等部分,其特征在于智能控制系统包括可编程控制单元和远程控制单元,固定安装在设备支架的侧面,配气系统、喷头组合系统、储粉组合系统和智能控制系统之间利用耐压软管进行连接,点火组合系统和智能控制系统之间利用铜质导电线进行连接。2.根据权利要求1所述的粉尘燃爆特性的实验装置,其特征在于所述喷头组合系统是由喷嘴和喷头底座组合成的金属体,喷嘴和喷头底座二者连接处设有预留薄缝,以形成高压环形气流。3.根据权利要求1所述的粉尘燃爆特性的实验装置,其特征在于所述储粉组合系统为可拆卸清洗的金属组合筒体,二者均用耐压软管连接到智能控制系统。4.根据权利要求1所述的粉尘燃爆特性的实验装置,其特征在于所述点火器支架由优质钢管焊接而成,...

【专利技术属性】
技术研发人员:宋诗祥阚结童王文涛程扬帆方华王宇翔
申请(专利权)人:安徽理工大学
类型:发明
国别省市:安徽,34

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1