本发明专利技术公开了一种可视化瓦斯爆炸双向传播的实验装置及其测试方法，实验装置包括透明管道、配气装置、爆炸数据采集装置，透明管道包括管道中段、管道左段、管道右段，管道左段、管道右段分别与管道中段两端固定连接，连接处设有BOPP薄膜。配气装置包括真空泵和高压气瓶，真空泵与管道中段管路连通，高压气瓶与管道中段管路连通，高压气瓶中装有可燃气体。爆炸数据采集装置包括压力传感器、火焰传感器、数据采集仪、高速摄像机，在管道中段、管道左段与管道右段上均设有压力传感器和火焰传感器，压力传感器、火焰传感器分别与数据采集仪连接。本发明专利技术本发明专利技术能够实现瓦斯爆炸双向传播过程的可视化测试，并获得爆炸双向传播的数据。并获得爆炸双向传播的数据。并获得爆炸双向传播的数据。
【技术实现步骤摘要】
一种可视化瓦斯爆炸双向传播的实验装置及其测试方法
[0001]本专利技术涉及气体爆炸研究
，具体涉及一种可视化瓦斯爆炸双向传播的实验装置及其测试方法。
技术介绍
[0002]煤炭一直是我国的主体能源，但煤炭开采安全面临瓦斯威胁。在煤矿生产过程中，瓦斯爆炸事故时有发生，造成了严重的人员伤亡和经济损失。研究瓦斯爆炸传播规律及火焰特征，对做好瓦斯爆炸致灾危险评估及防治瓦斯爆炸具有重要意义。在煤矿生产过程中，由于瓦斯积聚区及点火源位置的不确定性，瓦斯爆炸的爆源点可能不在区域的边界，因而瓦斯爆炸是双向传播的。目前，在国内外相关领域，瓦斯爆炸传播的测试一般是在一端点火的钢制管道中进行，而对非一端点火引起的瓦斯爆炸双向传播规律及火焰特征研究缺乏。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种可视化瓦斯爆炸双向传播的实验装置及其测试方法，其可以实现爆炸双向传播，并可实时观测、记录爆炸过程，为研究瓦斯爆炸传播规律及火焰特征提供科学数据。
[0004]为实现上述目的，本专利技术一方面公开了一种可视化瓦斯爆炸双向传播的实验装置，包括透明管道、配气装置、点火装置、爆炸数据采集装置，所述透明管道包括管道中段、管道左段、管道右段，所述管道左段一端敞开，另一端与所述管道中段固定连接，在连接处采用BOPP薄膜密封；所述管道右段一端敞开，另一端与所述管道中段固定连接，在连接处采用BOPP薄膜密封；所述配气装置包括真空泵和高压气瓶，所述真空泵与所述管道中段管路连通，所述高压气瓶与所述管道中段管路连通，所述高压气瓶中装有可燃气体；所述点火装置与所述管道中段连接；所述爆炸数据采集装置包括压力传感器、火焰传感器、数据采集仪、高速摄像机，在所述管道中段、所述管道左段与所述管道右段上均设有所述压力传感器和火焰传感器，所述压力传感器、所述火焰传感器分别与所述数据采集仪连接；所述高速摄像机与所述电脑连接，用于实时观测可燃气体在透明管道中的爆炸过程。
[0005]进一步地，所述点火装置包括高压电容式放电控制器和点火杆，所述点火杆与所述高压电容式放电控制器电连接，所述点火杆伸进所述管道中段内部。
[0006]进一步地，所述点火杆的点火端位于所述管道中段的中心位置。
[0007]进一步地，所述高压气瓶内的可燃气体为甲烷。
[0008]进一步地，所述配气装置还包括数据压力表，所述数据压力表安装于所述管道中段上。
[0009]另一方面，本专利技术还公开了一种可视化瓦斯爆炸双向传播的实验方法，包括如下步骤：
[0010]S1将管道中段作为爆炸腔体，实验前检查爆炸腔体的气密性；
[0011]S2采用真空泵对爆炸腔体抽真空至一定负压；
[0012]S3关闭真空泵与爆炸腔体之间的阀门，然后关闭真空泵，打开高压气瓶，将爆炸腔体中充入甲烷气体；
[0013]S4打开数据采集仪和高速摄像机，然后打开点火装置，并设置点火能量，启动点火开关。
[0014]进一步地，在所述步骤S2中，负压值满足公式(P
‑
P0)/0.1＝
‑
X％，其中，P0为在气压力，X％为实验设置的瓦斯浓度。
[0015]进一步地，在步骤S3中，充到爆炸腔体内的甲烷气体的压力等于大气压。
[0016]进一步地，在步骤S3中，配气完成后，应静置5分钟以上，以使得腔体内的瓦斯气体浓度均匀。
[0017]本专利技术的有益效果是：通过设置三段透明管道，将管道中段作为爆炸腔体，在气体爆炸时，其可以向左右两个方向同时传播，其更接近于矿井下瓦斯爆炸的实际场景；通过设置压力传感器、火焰传感器、数据采集仪及高速摄像机，可以快速采集爆炸压力、火焰、温度信号及爆炸传播过程的火焰图像，为更进一步揭示瓦斯爆炸双向传播规律提供科学的数据。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的结构示意图；
[0019]图中，1—管道中段，2
‑
管道左段，3
‑
管道右段，4—高压电容式放电控制器，5—点火杆，6—压力传感器，7—火焰传感器，8—BOPP膜，9—真空泵，10—高压气瓶，11—数显压力表，12—高速摄像机，13—电脑，14—数据采集仪。
具体实施方式
[0020]下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0021]如图1所示，一种可视化瓦斯爆炸双向传播的实验装置，包括透明管道、配气装置、点火装置、爆炸数据采集装置。透明管道采用亚克力材料制作，在实验时便于从外部观测到可燃气体爆炸的过程。透明管道包括管道中段1、管道左段2、管道右段3，管道左段2一端敞开，另一端与管道中段1通过法兰固定连接，在连接处采用BOPP薄膜8密封。管道右段3一端敞开，另一端与管道中段1通过法兰固定连接，在连接处采用BOPP薄膜8密封，BOPP薄膜透明度较好，且具有一定的冲击强度。管道左段2与管道右段3的管径、长度均相同，且管道中段1、管道左段2、管道右段3的中心线重合。管道中段1管径稍大，用作爆炸腔体。在进行爆炸实验时，爆炸的冲击方向为左右两个方向，与矿井下的瓦斯爆炸的冲击方向更为接近。
[0022]配气装置包括真空泵9和高压气瓶10，真空泵9与管道中段1管路连通，高压气瓶10与管道中段1管路连通，高压气瓶10中装有可燃气体，本实施例中的可燃气体为甲烷。配气装置还包括数据压力表11，数据压力表11安装于管道中段1上。
[0023]点火装置与管道中段1连接，点火装置包括高压电容式放电控制器4和点火杆5，点火杆5与高压电容式放电控制器4电连接，点火杆5伸进管道中段内部。点火杆5的点火端位于管道中段1的中心位置。其中高压电容式放电控制器4可以调节点火能量。不同的点火能量对瓦斯爆炸浓度条件和爆炸威力等有一定的影响。
[0024]爆炸数据采集装置包括压力传感器6、火焰传感器7、数据采集仪14、高速摄像机
12，在管道中段1、管道左段2与管道右段3上均设有压力传感器6和火焰传感器7，压力传感器6、火焰传感器7分别与数据采集仪14连接。高速摄像机12与电脑13连接，用于实时观测可燃气体在透明管道中的爆炸过程。通过压力传感器6，可以检测到甲烷瞬时爆炸压力数据，通过火焰传感器7，可以检测到甲烷瞬时爆炸时的温度及亮度。
[0025]本实验装置采用三段式的透明管道，将管道中段作为爆炸腔体，在其中充入可燃气体，通过点火发生爆炸。通过压力传感器6和火焰传感器7收集爆炸时的参数，通过高速摄像机捕捉爆炸瞬间的冲击现象，通过上述实验模拟，可以为矿井下的瓦斯爆炸研究提供有效的数据支撑。
[0026]另外，本专利技术还公开了一种可视化瓦斯爆炸双向传播的实验方法，包括如下步骤：
[0027]步骤S1将管道中段1作为爆炸腔体，管道中段1两端通过BOPP薄膜密封，形成密闭空间。实验前需检查爆炸腔体的气密性。
[0028]步骤S2采用真空泵对爆炸腔体抽真空至一定负压，负压值满足公式P
‑
P0/0.1＝
‑
X％，其中，P本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可视化瓦斯爆炸双向传播的实验装置，其特征在于，包括透明管道、配气装置、点火装置、爆炸数据采集装置，所述透明管道包括管道中段(1)、管道左段(2)、管道右段(3)，所述管道左段(2)一端敞开，另一端与所述管道中段(1)固定连接，在连接处采用BOPP薄膜(8)密封；所述管道右段(3)一端敞开，另一端与所述管道中段(1)固定连接，在连接处采用BOPP薄膜(8)密封；所述配气装置包括真空泵(9)和高压气瓶(10)，所述真空泵(9)与所述管道中段(1)管路连通，所述高压气瓶(10)与所述管道中段(1)管路连通，所述高压气瓶(10)中装有可燃气体；所述点火装置与所述管道中段(1)连接；所述爆炸数据采集装置包括压力传感器(6)、火焰传感器(7)、数据采集仪(14)、高速摄像机(12)，在所述管道中段(1)、管道左段(2)与所述管道右段(3)上均设有所述压力传感器(6)和火焰传感器(7)，所述压力传感器(6)、所述火焰传感器(7)分别与所述数据采集仪(14)连接；所述高速摄像机(12)与所述电脑(13)连接，用于实时观测可燃气体在透明管道中的爆炸过程。2.根据权利要求1所述的一种可视化瓦斯爆炸双向传播的实验装置，其特征在于，所述点火装置包括高压电容式放电控制器(4)和点火杆(5)，所述点火杆(5)与所述高压电容式放电控制器(4)电连接，所述点火杆(5)伸进所述管道中段内部。3.根据权利要求2所述的一种可视化瓦斯爆炸双向传播的实验装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈栋，林松，孙炜辰，田嘉伟，张力，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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