一种激波卷扬粉尘二次爆炸实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种激波卷扬粉尘二次爆炸实验装置。该装置包括一个主体部分以及与其配套的三个系统。主体部分为两个水平激波管连接而成，管道中间通过法兰连接；三个系统分别为配气系统、点火及控制系统和动态数据采集分析系统。配气系统包括抽真空装置、进气和排气装置和高精度真空压力表组成。点火及控制系统包括不包药的点火头或电阻丝。数据采集系统包括传感器、电荷放大器、压力数据采集仪、高速摄像机、温度传感器、红外热成像仪。本实用新型专利技术的实验装置可以进行气体爆炸、粉尘爆炸、激波卷扬粉尘爆炸、粉尘泄爆和粉尘抑爆等多种实验，更加便捷高效；本装置点火时，不用拆卸装置重新安装点火头比较方便快捷，更换试验样品以及装置组装更加方便。及装置组装更加方便。及装置组装更加方便。

【技术实现步骤摘要】
一种激波卷扬粉尘二次爆炸实验装置


[0001]本技术涉及激波卷扬粉尘二次爆炸
，具体涉及一种水平管道式气体—粉尘爆炸装置。

技术介绍

[0002]激波与可燃粉尘相互作用从而诱发带化学反应的两相流是一种极为复杂的物理现象，该现象与时有发生的粉尘爆炸直接相关，在实际爆炸中激波卷扬粉尘导致二次爆炸是粉尘爆炸的一种重要形式，它常见于煤矿矿道中的甲烷爆炸激起煤粉引发二次爆炸。这种由激波卷扬沉积的可燃粉尘发生二次爆炸所带来的危险比纯气体爆炸更危险，通过本实验装置可实现激波卷扬粉尘的二次爆炸并开展相关研究。

技术实现思路

[0003]本技术目的在于提供一种激波卷扬粉尘二次爆炸的实验装置，该装置可以研究在不同条件下的激波卷扬粉尘二次爆炸的爆炸特性，研究泄爆过程中的变化规律。
[0004]为实现本技术的目的提供技术方案如下：
[0005]该装置包括主体部分，主体部分为两个水平激波管连接而成，分别为管I、管II；两个管道中间用法兰连接，管I、管II之间设有隔爆膜片；其中，管I用于来测可燃气体、粉尘的爆炸极限和爆炸压力，为激波卷扬粉尘的驱动段，氢气在该管中引爆形成冲击波冲破膜片，卷扬起管II中的堆积粉尘；管II用于进行激波卷扬粉尘爆炸实验和泄爆实验，管II中铺有粉尘，在管壁上开有视窗，用于透过亚克力板来观察爆炸中火焰流动的情况；设有14个传感器在管I、管II上，视窗安装在靠近隔爆膜片的管II侧外管壁上，用于拍摄当隔爆膜片受到冲击后破裂所产生的冲击波；外接有真空泵、氢气罐，真空泵、氢气罐的阀门口均需安装在管I的外管壁上，真空压力表设置在管I外壁上，用于确保管I内部的真空程度；每个传感器均连接电荷放大器、压力数据采集仪和计算器，用于记录实验数据。
[0006]进一步的，管I、管II为2m长的水平激波管，其中，管I与管II尺寸均为：长2000mm，内径70mm，容积为7.7升。
[0007]进一步的，主体部分两端用盲法兰进行封闭，为了保证整个装置的气密性，管道的法兰处都有垫圈，传感器与管道连接处采用聚四氟乙烯垫圈密封，进气，排气管道，阀门等连接处采用生胶带并涂上硅橡胶进行密封。
[0008]进一步的，在管I上包裹了一层保温石棉，并缠上保温胶带为，了减少变量保证实验的严谨性，整个管Ⅰ采取加热带缠绕的方式进行加热，温度设定为30摄氏度，用于保证每次氢气爆炸时的温度都是常温。
[0009]进一步的，管I、管II下部均设有5个传感器，每个传感器之间的距离为30cm，头尾传感器到盲法兰的距离为40cm；管I、管II外部设有4个传感器，之间的间距为 10cm，传感器距管道中轴线的距离为15cm。
[0010]进一步的，该装置的点火方式有两种：不包药的点火头和电阻丝；所述的点火头或
电阻丝绑在管Ⅰ的法兰内部，法兰外部接导线到点火装置上；导线短接以防止在点火前误触产生静电导致提前点火。
[0011]进一步的，设置在管Ⅰ上的传感器，插入管道内部，用于在不影响爆炸的前提下能够测得管道内部的温度，保证气体在室温下引爆。
[0012]进一步的，氢气罐可替换空气罐。
[0013]本技术与现有技术相比，其显著优点：
[0014](1)该实验装置可以进行气体爆炸、粉尘爆炸、激波卷扬粉尘爆炸、粉尘泄爆和粉尘抑爆等多种实验，更加便捷高效。
[0015](2)本装置点火时，不用拆卸装置重新安装点火头比较方便快捷。
[0016](3)本装置在实验操作时更换试验样品以及装置组装更加方便。
附图说明
[0017]图1是激波卷扬粉尘二次爆炸实验装置的结构示意图。
[0018]图2是三种不同粒径的锆粉在不同的浓度下爆炸的最大压力的曲线图。
[0019]图3是160μm的锆粉浓度为850g/m3时粉尘爆炸状况高速图像。
[0020]图4是160μm的锆粉浓度为850g/m3时爆炸泄爆红外图像。
[0021]其中，1、传感器I；2、盲法兰I；3、传感器II；4、视窗；5、隔爆膜片；6、球阀； 7、真空泵；8、电荷放大器；9、压力数据采集仪；10、计算器；11、氢气罐；12、传感器III；13、真空压力表；14、筒体；15、点火头；16、盲法兰II。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本技术作进一步详细描述。
[0023]一种水平管道式气体
‑
粉尘爆炸装置，该装置由两个水平激波管道组成，一个管道中气体引爆形成冲击波冲破膜片，卷扬起另一个管中的堆积粉尘，两个管道中间用法兰连接，整个管道两端用盲法兰进行封闭。该装置的筒体上有球阀、真空泵、氢气罐、真空压力表、点火头、视窗、传感器、隔离膜片，提供了与主体配套的由抽真空装置，进气排气装置，压力表组成的配气系统，以及点火及控制系统，并连接了电荷放大器，压力数据采集仪和计算器等组成的动态数据采集分析系统。此外，该装置在管道连接处以及进气排气等地方都采用聚四氟乙烯垫圈密封，保证整个装置的气密性，并且为了减少变量保证实验的严谨性，利用保温石棉保温胶带以及加热带缠绕管部的方法控制温度。
[0024]具体为：
[0025]该装置包括主体部分与三个配套系统。主体部分为两个2m长的水平激波管连接而成，两管尺寸均为：长2000mm，内径70mm，容积为7.7升，管道中间用法兰连接，同时夹有隔爆膜片5，在主体左侧用盲法兰2进行密封，同时在主体部分外左侧布置了 4个传感器1，主要用于测试泄爆实验过程。管II靠近中间法兰处固定一视窗4。每一个主体管外壁上的传感器均连接了电荷放大器8、压力数据采集仪9和计算器10，在管 I的外管壁上还装有球阀6，并连接真空泵7用于提供真空环境，同时在管I外管壁上还留有连接氢气罐11与真空压力表13的圆孔，在主体部分无传感器1侧的管体内放置点火头15，将点火头15另一侧置于管体外用于引爆，管体II右侧由盲法兰16进行密封。
[0026]管I、管II下部均设有5个传感器，为传感器II3、传感器III12，每个传感器之间的距离为30cm，头尾传感器到盲法兰的距离为40cm；管I、管II外部设有4个传感器I1，之间的间距为10cm，传感器距管道中轴线的距离为15cm。
[0027]试验中使用的是氢气与空气混合气体，采用的是分压法(又称压力分配法)配气，用真空泵抽出管内部分空气，再按需要向管内充入一定比例的氢气，采用空气瓶向管内充入干燥纯净的空气，使爆炸前管道I内初始的压力为常压，并在爆炸前静候一段时间，以保证氢气和空气混合均匀。
[0028]在实验前需对实验系统进行气密性检查：首先使用真空泵将管Ⅰ抽真空，使真空度达到
‑
0.08MPa，并通过听声等方式检查装置气密性。然后观察真空表，实验系统若能够维持一定时间的真空度没有出现明显降低，就表明整个实验系统气密性良好，满足实验要求之后再进行进气的操作。
[0029]高速摄像机的摆放位置有两个：一是透过管Ⅱ的视窗拍摄氢气爆炸后破本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激波卷扬粉尘二次爆炸实验装置，其特征在于，该装置包括主体部分，主体部分为两个水平激波管连接而成，分别为管I、管II；两个管道中间用法兰连接，管I、管II之间设有隔爆膜片；其中，管I用于来测可燃气体、粉尘的爆炸极限和爆炸压力，为激波卷扬粉尘的驱动段，氢气在该管中引爆形成冲击波冲破膜片，卷扬起管II中的堆积粉尘；管II用于进行激波卷扬粉尘爆炸实验和泄爆实验，管II中铺有粉尘，在管壁上开有视窗，用于透过亚克力板来观察爆炸中火焰流动的情况；设有14个传感器在管I、管II上，视窗安装在靠近隔爆膜片的管II侧外管壁上，用于拍摄当隔爆膜片受到冲击后破裂所产生的冲击波；外接有真空泵、氢气罐，真空泵、氢气罐的阀门口均需安装在管I的外管壁上，真空压力表设置在管I外壁上，用于确保管I内部的真空程度；每个传感器均连接电荷放大器、压力数据采集仪和计算器，用于记录实验数据。2.根据权利要求1所述的激波卷扬粉尘二次爆炸实验装置，其特征在于，管I、管II为2m长的水平激波管，其中，管I与管II尺寸均为：长2000mm，内径70mm，容积为7.7升。3.根据权利要求1所述的激波卷扬粉尘二次爆炸实验装置，其特征在于，主体部分两端用盲法兰进行封闭，为了保证整个装置的气密性，管道的法兰处都有垫圈，传感器与...

【专利技术属性】
技术研发人员：江军，宋先钊，张雨晴，杨一鸣，李斌，解立峰，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：