本发明专利技术公开了一种动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆管道式实验装置，包括可拼接爆炸管道、配气系统、点火系统、控制系统、光谱测试系统和一体化高速摄像机；可拼接爆炸管道包括多个可通过法兰相互连接的管道单元，配气系统包括配气气囊、配气总管路和多条配气分管路；点火系统包括点火电极和脉冲点火器；控制系统包括计算机、数据采集卡和时间同步控制器，光谱气体检测系统和一体化高速摄像机均与计算机相接。本发明专利技术还公开了一种动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆管道式实验方法。本发明专利技术能够更加精准的研究气体燃爆过程前后气体成分，能够更加精确的测量爆炸的真实过程。可燃气体组分浓度的细微变化，对整个气体燃爆特性的结果是相当显著的。显著的。显著的。
【技术实现步骤摘要】
动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆管道式实验装置及方法
[0001]本专利技术属于可燃气体爆炸抑爆实验装置
，具体涉及一种动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆管道式实验装置及方法。
技术介绍
[0002]可燃气体，如煤气天然气等是已成为人类日常生活生产中基础能源，燃气的服务功能和作用也日益突出，使用的规模与应用范围也越来越大。然而在其生产、储运及使用过程中，可燃气体燃爆事故频有发生。可燃气体泄漏是其爆炸灾害的主要原因，在遇到点火源时被火源点燃，逐步形成湍流燃烧、爆燃甚至爆轰，造成人员伤亡及财产损失。基于燃气爆炸的巨大破坏性，研究燃烧爆炸的发生机制、破坏模式以及有效的惰化抑爆方法，对其防灾减灾措施的需求愈来愈强烈。由于其破坏性与危险性的缘故，进行现场工业实验不仅需耗费巨大的人力、财力，还存在诸多不安全因素。根据相似原理搭建小尺寸的燃烧爆炸实验系统进行相关研究，有助于揭示其发生、发展的复杂机制及抑制原理。
[0003]在进行相关研究的过程中，诸多单位的学者们搭建了各式的爆炸/抑爆实验装置，然而现有的装置主要以钢质或有机玻璃材质为实验管道主体，以测温、测压为主要技术手段，通过测量温度、压力等参数揭示可燃性气体/粉体的宏观爆炸/抑爆特性。。
[0004]由于现有实验装置设计的局限以及测试手段的限制，不能利用它们实现测量具有动态浓度梯度及不同点火位置的燃气爆炸、抑爆特性的研究，因而无法更加接近实际真实情况的去揭示燃爆发生、发展的复杂机制。
[0005]孙金华等专利技术了一种较为先进的可燃气与空气预混气体爆炸过程中火焰传播及抑制试验装置(专利号CN201310435470.6)，整个装置包括燃烧管道、细水雾发生装置、金属网阻火装置、高速摄像机、纹影系统、压力测试系统、自动配气系统、温度测试系统、离子探针探测系统、数据采集仪、高压点火系统以及同步控制器。其中燃烧管道包括上游管道与下游管道，两者均为水平放置的横截面为正方形的直管，管道上下两侧壁面和两端壁面采用不锈钢板制成，其中上游管道左侧壁面钢板可采用不同的开口面积，用以研究开口率对对火焰传播的影响。下游管道上预留两个配气阀门，通过真空泵与自动配气系统配制预混气体。可燃性预混气体配气时可通过加入阻化剂来研究阻化剂对火焰温度、传播速度、反应强度及压力上升特性的影响，揭示其抑制效应和机理。上游与下游管道的连接处可安装细水雾喷头和金属网阻火装置，以研究不同抑爆介质对火焰的抑制作用。此外，还可在金属网表面涂抹化学阻燃剂，以研究耦合物理化学作用的金属网阻燃系统对火焰的抑制效果。利用由高频动态压力传感器和数据采集仪组成的压力测试系统记录管道内部的压力变化；运用高速纹影摄像系统测量火焰在传播过程中的形状、结构、速度等特性变化。与之类似，王成等专利技术了一种微尺度瓦斯爆燃转爆轰管道式实验装置(专利号201510056125.X)，可通垂直平行的两侧过钢化玻璃面板实现爆炸传播的可视化，以及通过压力传感器实现爆炸过程中的压力信号采集。
[0006]吉爱红等一种高速图像与力数据同步采集系统(专利号CN201210054671.7)，这个
整个装置包括信号发生器、力传感器采集装置和两个触发采集方式不同的高速摄像机采集装置。力传感器采集装置包括力传感器、信号调理模块和力学数据采集及处理计算机，其中，力传感器通过力传感器信号线连接信号调理模块，将信号输出至信号调理模块进行调理；所述信号调理模块通过力学信号输入线连接力学数据采集及处理计算机，由力学数据采集及处理计算机进行数据的采集、处理和保存；第一高速摄像机采集装置包括藉由图像信号传输线连接的第一高速摄像机与图像信号采集和存储计算机，通过图像信号采集和存储计算机设置第一高速摄像机的工作模式为外部触发模式；第二高速摄像机采集装置包括工作在边沿触发模式的第二高速摄像机；信号发生器分别通过信号线连接力学数据采集及处理计算机、图像信号采集和存储计算机和第二高速摄像机，并发送脉冲信号，从而触发力传感器、第一高速摄像机和第二高速摄像机的采集动作。
[0007]现有技术还存在以下缺陷和不足：
[0008]1、无法呈现动态过程中可燃气体泄露过程中的爆炸特性及传播规律；
[0009]2、多组分混合气体精度不够，误差较大；
[0010]3、对爆炸测试前后气体检测研究的缺失；
[0011]4、无法满足多种测试设备复合研究的需要；
[0012]5、点火点固定无法满足不同位置点火的需求；
[0013]6、高速摄像机无法实现一体化采集与处理。
技术实现思路
[0014]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆管道式实验装置。
[0015]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆管道式实验装置，其特征在于：包括可拼接爆炸管道、配气系统、点火系统、控制系统、光谱测试系统和一体化高速摄像机；
[0016]所述可拼接爆炸管道包括多个可通过法兰相互连接的管道单元，所述管道单元上开有视窗，相邻两个管道单元之间设置有能够打开、关闭或开到任意位置处的活动隔板；所述可拼接爆炸管道放置在支撑骨架上，所述支撑骨架上设置有多个分别用于对多个管道单元进行定位的定位卡槽；每个所述管道单元上均布设有温度传感器接口、压力传感器接口、气路接口和喷粉装置接口，其中一个所述管道单元上设置有点火电极接口，位于末端的所述管道单元上设置有泄爆片接口，所述泄爆片接口上连接有泄爆片；
[0017]所述配气系统包括配气气囊，所述配气气囊上设置有多个用于连接配气气瓶的气瓶接口，所述配气气囊的出气口上连接有配气总管路，所述配气总管路上连接有气体循环泵、真空泵、真空度表和放空阀，以及多条分别连接到多个管道单元的配气分管路，每条所述配气分管路上均连接有流量控制阀和进气控制阀；
[0018]所述点火系统包括连接在所述点火电极接口上的点火电极和与点火电极连接的脉冲点火器；
[0019]所述控制系统包括计算机以及与计算机相接的数据采集卡和时间同步控制器，所述数据采集卡的输入端接有连接在每个管道单元上的传感器组，所述数据采集卡和脉冲点火器均与时间同步控制器连接；
[0020]所述光谱气体检测系统和一体化高速摄像机均与计算机相接。
[0021]上述的动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆管道式实验装置，其特征在于：所述管道单元的横截面的形状为矩形，所述管道单元和支撑骨架均由钢材料制成，所述管道单元的三个面上均开有矩形的视窗，所述视窗为由熔融石英玻璃制成的玻璃视窗。
[0022]上述的动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆管道式实验装置，其特征在于：所述活动隔板为快门开合式、单叶开合式或双叶开合式的开合式隔板。
[0023]上述的动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆管道式实验装置，其特征在于：所述活动隔板为破坏式。
[0024]上述的动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆管道式实验装置，其特征在于：所述传感器组包括压力传感器和温度传感器。
[0025]本专利技术还公开本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆管道式实验装置，其特征在于：包括可拼接爆炸管道、配气系统、点火系统、控制系统、光谱测试系统和一体化高速摄像机；所述可拼接爆炸管道包括多个可通过法兰相互连接的管道单元(2)，所述管道单元(2)上开有视窗(4)，相邻两个管道单元(2)之间设置有能够打开、关闭或开到任意位置处的活动隔板；所述可拼接爆炸管道放置在支撑骨架(1)上，所述支撑骨架(1)上设置有多个分别用于对多个管道单元(2)进行定位的定位卡槽；每个所述管道单元(2)上均布设有温度传感器接口、压力传感器接口、气路接口和喷粉装置接口，其中一个所述管道单元(2)上设置有点火电极接口，位于末端的所述管道单元(2)上设置有泄爆片接口，所述泄爆片接口上连接有泄爆片；所述配气系统包括配气气囊(6)，所述配气气囊(6)上设置有多个用于连接配气气瓶的气瓶接口(11)，所述配气气囊(6)的出气口上连接有配气总管路(14)，所述配气总管路(14)上连接有气体循环泵、真空泵(10)、真空度表和放空阀(9)，以及多条分别连接到多个管道单元(2)的配气分管路，每条所述配气分管路上均连接有流量控制阀和进气控制阀(13)；所述点火系统包括连接在所述点火电极接口上的点火电极(3)和与点火电极(3)连接的脉冲点火器；所述控制系统包括计算机(7)以及与计算机(7)相接的数据采集卡和时间同步控制器，所述数据采集卡的输入端接有连接在每个管道单元(2)上的传感器组(12)，所述数据采集卡和脉冲点火器均与时间同步控制器连接；所述光谱气体检测系统(8)和一体化高速摄像机均与计算机相接。2.按照权利要求1所述的动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆管道式实验装置，其特征在于：所述管道单元(2)的横截面的形状为矩形，所述管道单元(2)和支撑骨架(1)均由钢材料制成，所述管道单元(2)的三个面上均开有矩形的视窗(4)，所述视窗(4)为由熔融石英玻璃制成的玻璃视窗。3.按照权利要求1所述的动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆管道式实验装置，其特征在于：所述活动隔板为快门开合式、单叶开合式或双叶开合式的开合式隔板。4.按照权利要求1所述的动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆管道式实验装置，其特征在于：所述活动隔板为破坏式。5.按照权利要求1所述的动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆管道式实验装置，其特征在于：所述传感器组(12)包括压力传感器(12
‑
1)和温度传感器(12
‑
2)。6.一种利用如权利要求1所述实验装置进行动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆实验的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、调试实验装置的各个子单元，保证可拼接爆炸管道、配气系统、点火系统、控制系统、光谱测试系统和一体化高速摄像机均处于良好状态；并检查所述可拼接爆炸管道连接的气密性，检查各单元连接完好；步骤二、配置实验所需组分配比的混合可燃气体，并进行可燃气体成分检测，确保各组分气体浓度的精...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗振敏，李睿康，程方明，王涛，林海飞，王亚超，刘博，王秋红，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：
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