基于产物分析的气体爆炸实验装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于产物分析的气体爆炸实验装置和方法，包括预混可燃气体爆炸管道、瞬态压力采集系统和点火系统；点火系统与点火电极连接；瞬态压力采集系统与电脑和瞬态压力传感器连接；预混可燃气体爆炸管道为密闭方形或圆形管道；预混可燃气体爆炸管道内装有阻隔防爆材料；预混可燃气体爆炸管道连接有循环泵、可燃气体钢瓶和尾气收集装置。可以对甲烷、丙烷与空气的预混气体开展阻隔防爆对比实验研究，对气体爆炸产物进行检测分析，结合气体爆炸特征参数的测定，提出气体爆炸阻隔防爆效应研究方法，为揭示可燃气体爆炸机理、寻求抑制气体爆炸新技术有重要意义。

Gas explosion experimental device and method based on product analysis

【技术实现步骤摘要】
基于产物分析的气体爆炸实验装置和方法
本专利技术涉及一种气体爆炸实验技术，尤其涉及一种基于产物分析的气体爆炸实验装置和方法。
技术介绍
目前，各类可燃工业气体需求量激增，操作条件和使用环境越来越复杂，因此引发的气体爆炸事故时有发生，给安全生产和社会稳定都带来巨大压力。深入开发研究气体爆炸的实验方法，为揭示爆炸特性和机理、寻求有效抑制可燃气体爆炸技术有重要意义。金潮等对近年来国内外气体爆炸特性的研究综述表明，复杂工况下可燃气体爆炸危害研究主要集中在压力、临界氧浓度、爆炸极限、数值模拟等方面，在气体爆炸反应机理、复杂工况对爆炸特性的影响等方面研究有所欠缺。Razus,Domnina等利用传感器监测可燃气体爆炸压力和温度，探究压力、温度与时间、距离等之间的变化规律以及有关影响因素，得出最大爆炸压力与初始温度上限成反比等，不仅直观的表达爆炸特性，也为寻找抑爆方式提供了借鉴意义。Kim,WooKyung等利用高速摄相机、纹影仪等研究可燃气体爆炸火焰的形成与传播机理，探究不同因素对火焰的影响，初始温度升高导致火焰速度和热释放速率更快，接近化学当量浓度其火焰越厚、传播速度越快、位移越大，火焰速度可表示为v＝a×(L/D)+b等，为预防爆炸火焰伤害和阻火设备的研究提供理论基础。Nie，Baisheng等利用Chemkin、Fluent、AutoReaGas、FLACS等软件对不同条件下的可燃气体的压力、温度、链式反应等数值模拟，研究气体爆炸特性及机理，对实验起到了补充说明的作用，也减少了人力财力的消耗以及实验平台搭建的的困难，对预防和控制爆炸事故具有重要的作用。这些研究方式主要从爆炸特征参数和数值模拟分析着手，对可燃气体爆炸产物分析研究较为缺乏。在气体爆炸机理及抑制机理研究方面，杨真理等介绍了近年来抑爆介质在瓦斯爆炸过程中的作用机理和当前阻隔防爆材料的物理化学抑爆机理，提出今后仍需要加大抑爆机理和抑爆材料结构设计的研究。Kalvakala,KrishnaC等模拟丙烷的热裂解反应机理，得出了部分反应基元路径。Fedyaeva,OxanaN等得出了丙烷等燃料过剩及有限温度范围(T≤640K)可以识别出中间氧化产物及其形成机理。现有技术中，还很少有人通过气体组分的方式研究抑爆机理，预混气体爆炸产物组分及其浓度直接反应了爆炸反应的剧烈程度及过程。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于产物分析的气体爆炸实验装置和方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术的基于产物分析的气体爆炸实验装置，包括预混可燃气体爆炸管道、瞬态压力采集系统和点火系统；所述点火系统与设于所述预混可燃气体爆炸管道一端的点火电极连接；所述瞬态压力采集系统与电脑和设于所述预混可燃气体爆炸管道壁上的瞬态压力传感器连接；所述预混可燃气体爆炸管道为密闭方形或圆形管道；所述预混可燃气体爆炸管道内装有阻隔防爆材料；所述预混可燃气体爆炸管道连接有循环泵、可燃气体钢瓶和尾气收集装置。本专利技术的基于产物分析的气体爆炸实验装置进行气体爆炸实验的方法，其特征在于，包括步骤：A、将铝合金阻隔防爆材料卷成柱状，用超声波清洗十分钟，干燥后装填入爆炸管道内，管道点火头端留空5％，以便有效点火，实验管道的其余空间均匀填装阻隔防爆材料，回装好密封盖；B、关闭进气阀、阀门二，打开出气阀和阀门一，开启循环泵，抽出管道内空气，利用压力表对装置进行测试，确保管道0.1MPa负压下具有良好的气密性；C、利用循环泵抽出管道内部分空气，使管道内形成0.07MPa的负压，关闭出气阀，阀门二，打开阀门三和进气阀，向管道内准确注入计算量体积的可燃气体，并向管道内补入空气使之形成常压；D、关闭阀门一和阀门三，打开阀门二、进气阀和出气阀，开启循环泵，循环管道内气体五分钟，静置五分钟；E、点火并采集爆炸压力数据：设置点火能为500mJ，开启压力传感器系统，放电点火，采集压力数据；F、爆炸结束后，打开出气阀和阀门一，关闭阀门二和进气阀，在阀门二处接口连接产物收集装置，收集爆炸后的尾气，利用气相色谱分析仪、质谱仪进行产物成分的检测与分析。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的基于产物分析的气体爆炸实验装置和方法，可以对甲烷、丙烷与空气的预混气体开展阻隔防爆对比实验研究，对气体爆炸产物进行检测分析，结合气体爆炸特征参数的测定，提出气体爆炸阻隔防爆效应研究方法，为揭示可燃气体爆炸机理、寻求抑制气体爆炸新技术有重要意义。附图说明图1为本专利技术实施例提供的基于产物分析的气体爆炸实验装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例中甲烷不同工况爆炸压力图；图3为本专利技术实施例中丙烷不同工况爆炸压力图；图4为本专利技术实施例中空管道丙烷爆炸产物气相色谱图；图5为本专利技术实施例中填充阻隔防爆材料后丙烷爆炸产物气相色谱图。图中：1-数据接收电脑、2-瞬态压力采集机箱、3-高能点火试验台、4-瞬态压力传感器、5-出气阀门、6-爆炸试验管道、7-进气阀门、8-气动循环泵、9-阀门一、10-产物收集装置、11-阀门二、12-阀门三、13-压力表、14-可燃气体钢瓶。具体实施方式下面将对本专利技术实施例作进一步地详细描述。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本专利技术的基于产物分析的气体爆炸实验装置，其较佳的具体实施方式是：包括预混可燃气体爆炸管道、瞬态压力采集系统和点火系统；所述点火系统与设于所述预混可燃气体爆炸管道一端的点火电极连接；所述瞬态压力采集系统与电脑和设于所述预混可燃气体爆炸管道壁上的瞬态压力传感器连接；所述预混可燃气体爆炸管道为密闭方形或圆形管道；所述预混可燃气体爆炸管道内装有阻隔防爆材料；所述预混可燃气体爆炸管道连接有循环泵、可燃气体钢瓶和尾气收集装置。所述点火电极包括高能点火仪和点火头，点火能量1-1000mJ之间，点火能可控。所述压力传感器包括瞬态传感器，采集频率为200-40次/ms，测压范围为0～5MPa。所述预混可燃气体爆炸管道长度为500mm，径宽60mm，壁厚为6mm，设计最大承压为10MPa。所述阻隔防爆材料为铝合金材料，厚0.5mm，拉伸后形成蜂窝状六边形孔。所述预混可燃气体为甲烷-空气预混气体浓度为9.5％V/V或丙烷-空气预混气体浓度为5％V/V。本专利技术的基于产物分析的气体爆炸实验方法，其较佳的具体实施方式是：包括步骤：A、将铝合金阻隔防爆材料卷成柱状，用超声波清洗十分钟，干燥后装填入爆炸管道内，管道点火头端留空5％，以便有效点火，实验管道的其余空间均匀填装阻隔防爆材料，回装好密封盖；B、关闭进气阀、阀门二，打开出气阀和阀门一，开启循环泵，抽出管道内空气，利用压力表对装置进行测试，确保管道0.1MPa负压下具有良好的气密性；C、利用循环泵抽出管道内部分空气，使管道内形成0.07MPa的负压，关闭出气阀，阀门二，打开阀门三和进气阀，向管道内准确注入计算量体积的可燃气体，并向管道内补入空气使之形成常压；D、关闭阀门一和阀门三，打开阀门二、进气阀和出气阀，开启循环泵，循环管道内气体五分钟，静置五分钟；E、点火并采集爆炸压力数据：设置点火能为500mJ，开启压力传感器系统，放电点火，采集压力数据；F、爆炸结束后，打开出气阀和阀门一，关闭阀门二和进气阀，在阀门二处接口连接产物收集装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于产物分析的气体爆炸实验装置，其特征在于，包括预混可燃气体爆炸管道、瞬态压力采集系统和点火系统；所述点火系统与设于所述预混可燃气体爆炸管道一端的点火电极连接；所述瞬态压力采集系统与电脑和设于所述预混可燃气体爆炸管道壁上的瞬态压力传感器连接；所述预混可燃气体爆炸管道为密闭方形或圆形管道；所述预混可燃气体爆炸管道内装有阻隔防爆材料，或不填充材料；所述预混可燃气体爆炸管道连接有循环泵、可燃气体钢瓶和尾气收集装置。

【技术特征摘要】
1.一种基于产物分析的气体爆炸实验装置，其特征在于，包括预混可燃气体爆炸管道、瞬态压力采集系统和点火系统；所述点火系统与设于所述预混可燃气体爆炸管道一端的点火电极连接；所述瞬态压力采集系统与电脑和设于所述预混可燃气体爆炸管道壁上的瞬态压力传感器连接；所述预混可燃气体爆炸管道为密闭方形或圆形管道；所述预混可燃气体爆炸管道内装有阻隔防爆材料，或不填充材料；所述预混可燃气体爆炸管道连接有循环泵、可燃气体钢瓶和尾气收集装置。2.根据权利要求1所述的基于产物分析的气体爆炸实验装置，其特征在于，所述点火电极包括高能点火仪和点火头，点火能量1-1000mJ之间，点火能可控。3.根据权利要求1所述的基于产物分析的气体爆炸实验装置，其特征在于，所述压力传感器包括瞬态压力传感器，采集频率为200-40次/ms，测压范围为0～5MPa。4.根据权利要求1所述的基于产物分析的气体爆炸实验装置，其特征在于，所述预混可燃气体爆炸管道的尺寸为：长度为500mm，径宽60mm，壁厚为6mm，设计最大承压为10MPa。5.根据权利要求1所述的基于产物分析的气体爆炸实验装置，其特征在于，所述阻隔防爆材料是铝合金阻隔防爆材料或非金属阻隔防爆材料。6.根据权利要求1所述的基于产物分析的气体爆炸实验装置，其特征在于，所述预混可燃气体为甲烷-空气预混气体浓度为5-15％V/V和丙烷-空气预混气体浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：高建村，周尚勇，王乐，胡守涛，孙谞，琚明华，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京,11