本发明专利技术公开了一种模拟粉尘爆炸对受限环境菌落生长影响的实验装置，包括相连接的供气模块、腔体模块、供水模块、控温模块、点火模块和数据采集模块；在球体爆炸区中实现多种粉尘的混合喷吹，并点火爆炸，以及菌落在水中的保护及生长监测。还提供了一种上述装置的实验方法。本发明专利技术的有益效果是，该实验装置结构，设计合理，实现爆炸反应物质的不泄露，全面影响菌落的生长过程；可视窗、菌落取样口可以观察菌落的生长情况，以及爆炸反应前后的生长状态；通过调整粉尘量、粉尘种类、水量、菌落种类及数量等，研究多因素条件下粉尘爆炸及反应产物对多种菌落生长的影响，试验方法操作简单，节约时间，方便快捷。方便快捷。方便快捷。
【技术实现步骤摘要】
模拟粉尘爆炸对受限环境菌落生长影响的实验装置及方法
[0001]本专利技术涉及粉尘爆炸实验
，尤其涉及一种模拟粉尘爆炸对受限环境菌落生长影响的实验装置及方法。
技术介绍
[0002]粉尘爆炸会产生较多的反应产物，包括气体产物和固体产物，这些反应产物对生态环境可能会造成较大影响，因此研究粉尘爆炸对受限环境中菌落生长的影响机制，对环境保护而言，是一种技术和理论上的支撑。
[0003]通常粉尘爆炸与对环境的影响实验，需要在两个实验场景进行：场景一，粉尘爆炸后，采集反应产物；场景二，在菌落培养环境中添加反应产物，观察菌落的生长状态。此种实验方法，由于漏采现场的模块反应产物，实验结果会有较大误差。在爆炸过程中无法避免爆炸对菌落的影响，是此类研究需要使用多个实验场景的重要原因。
[0004]因此，需要开发模拟粉尘爆炸对受限环境中菌落生长影响的实验装置，并提出相应的实验方法，以满足在同一场景内，实现粉尘爆炸和菌落培养在同一空间内，能够纠正实验误差，方便开展环境实验，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种模拟粉尘爆炸对受限环境菌落生长影响的实验装置及方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0007]一种模拟粉尘爆炸对受限环境菌落生长影响的实验装置，包括相连接的供气模块、腔体模块、供水模块、控温模块、点火模块和数据采集模块；
[0008]所述供气模块，包括通过管线相连接的空气压缩机、储气室、喷嘴和真空泵，空气压缩机工作产生压缩空气，通向储气室，达到压力后，电磁阀打开，气体通过喷嘴在腔体内部喷吹，真空泵从腔体内抽出部分空气，用于腔体内外空气压力平衡；
[0009]所述腔体模块，包括底座和底座支撑的球体，球体包括球罐盖和腔体，腔体由硬质泄爆片分为上部的爆炸区和下部的储水区，爆炸区内包括两个粉尘盘和两个喷嘴，每个粉尘盘对应一个喷嘴，储水区用于放置菌落和营养液，供气喷吹后，实现粉尘在腔体内部的扩散，并通过点火模块点燃实现粉尘爆炸，爆炸后的腔体环境作为储水区内菌落的生长环境；
[0010]所述供水模块，包括通过管路连接的水泵、进水管，水通过水泵及进水管向腔体模块的储水区供水；
[0011]所述控温模块，包括由球体和包裹在球体外表面的保温层形成的控温层，以及控温器和加热丝，通过控温器控制加热丝实现对控温层内去离子水的加热控温，使得腔体模块的空间温度得以控制；
[0012]所述点火模块，包括相连接的一个点火能量发生器和两个点火电极；
[0013]所述数据采集模块，包括总控制器、温度压力信号采集器、控温器、供水和供气控
制器、压力传感器、温度传感器和拍摄机器，温度压力信号采集器将从压力传感器和温度传感器采集到的信号均传送给总控制器，总控制器还接收控温器、供水和供气控制器传送来的信号。
[0014]可选地，所述腔体连接供水模块，水位于储水区，储水区设有滤膜，用于实现水和菌落之间的分离。
[0015]可选地，所述储水区与液位计相连，用于观察水位变化。
[0016]可选地，所述腔体外部设有取样口，取样口与腔体连接的位置位于滤膜上方。
[0017]可选地，所述球罐盖包括把手和法兰，球罐盖通过法兰上的螺栓与腔体连接。
[0018]可选地，所述点火电极贯穿球罐盖，球罐盖安装在腔体上后，两个点火电极位于腔体的中间位置，且两个点火电极间的间距不大于6mm。
[0019]可选地，所述罐体上设有可视窗，且可视窗设在储水区位置，储水区的液面位于可视窗横向中心位置，拍摄机器通过可视窗进行画面采集。
[0020]本专利技术还提供了一种利用上述装置的实验方法，包括以下步骤：
[0021](1)组装实验装置；
[0022](2)称取粉尘，并置于粉尘盘中；
[0023](3)开启温控器，调整温度；
[0024](4)打开水泵，向储水区供水，向水中放入菌落及营养液；
[0025](5)安装上硬质泄爆片；
[0026](6)盖上球罐盖，用螺栓紧固；
[0027](7)打开真空泵，抽取空气；
[0028](8)打开空气压缩机，向储气室供气，达到压力后，关闭空气压缩机；
[0029](9)设定点火能量发生器的点火能量值和点火延迟时间；
[0030](10)通过总控制器控制，打开电磁阀，储气室空气通过喷嘴将粉尘扬起，形成粉尘云；
[0031](11)点火延迟时间后，点火电极放电将粉尘云点燃，粉尘成功点火后，冲击波将硬质泄爆膜打破，粉尘爆炸后的空气和反应物充满腔体模块；
[0032](12)储水区内的菌落在爆炸后的环境中生存，通过可视窗观察和拍摄机器拍摄菌落生产情况，并通过取样口对菌落进行取样观察。
[0033]本专利技术的有益效果是，本专利技术的实验装置中设置相连接的供气模块、腔体模块、供水模块、控温模块、点火模块和数据采集模块，其中，硬质泄爆片对上部的爆炸区和下部的储水区进行分隔，可以避免粉尘扬起后落入水中，造成粉尘参与爆炸的含量减少；菌落和营养液放置于下部储水区，可以有效避免爆炸产生的火焰波和冲击波对菌落的影响；滤膜可以将菌落与水溶液分离，方便菌落样本的取样；可视窗配合拍摄机器，可以更好记录受限空间内菌落的生长情况，以及爆炸反应前后的生长状态；另外，通过调整粉尘量、粉尘种类、空气温度、菌落种类等，来研究多因素条件下粉尘爆炸对受限环境中菌落生长的影响机制；该实验装置结构设计合理，实现爆炸反应物质的不泄露，全面影响菌落的生长过程；试验方法操作简单，有利于节约科研人员的时间，方便快捷。
附图说明
[0034]图1为本专利技术模拟粉尘爆炸对受限环境菌落生长影响的实验装置的结构示意图；
[0035]其中，1、总控制器；2、点火能量发生器；3、温度压力信号采集器；4、控温器；5、球罐盖；6、螺栓；7、压力传感器；8、温度传感器；9、液位计；10、底座；11、粉尘盘I；12、喷嘴I；13、储水区；14、滤膜；15、出水管；16、出水管阀门；17、把手；18、点火电极；19、法兰；20、粉尘盘II；21、出气管；22、喷嘴II；23、可视窗；24、进水管；25、进水管阀门；26、球体；27、保温层；28、电磁阀；29、真空泵；30、储气室压力表；31、储气室；32、储气室阀门；33、供水和供气控制器；34、空气压缩机；35、拍摄机器；36、水泵；37、硬质泄爆片；38、取样口；39、加热丝。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一模块实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]一种模拟粉尘爆炸对受限环境菌落生长影响的实验装置，如图1所示，包括相连本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.模拟粉尘爆炸对受限环境菌落生长影响的实验装置，其特征在于，包括相连接的供气模块、腔体模块、供水模块、控温模块、点火模块和数据采集模块；所述供气模块，包括通过管线相连接的空气压缩机、储气室、喷嘴和真空泵，空气压缩机工作产生压缩空气，通向储气室，达到压力后，电磁阀打开，气体通过喷嘴在腔体内部喷吹，真空泵从腔体内抽出部分空气，用于腔体内外空气压力平衡；所述腔体模块，包括底座和底座支撑的球体，球体包括球罐盖和腔体，腔体由硬质泄爆片分为上部的爆炸区和下部的储水区，爆炸区内包括两个粉尘盘和两个喷嘴，每个粉尘盘对应一个喷嘴，储水区用于放置菌落和营养液，供气喷吹后，实现粉尘在腔体内部的扩散，并通过点火模块点燃实现粉尘爆炸，爆炸后的腔体环境作为储水区内菌落的生长环境；所述供水模块，包括通过管路连接的水泵、进水管，水通过水泵及进水管向腔体模块的储水区供水；所述控温模块，包括由球体和包裹在球体外表面的保温层形成的控温层，以及控温器和加热丝，通过控温器控制加热丝实现对控温层内去离子水的加热控温，使得腔体模块的空间温度得以控制；所述点火模块，包括相连接的一个点火能量发生器和两个点火电极；所述数据采集模块，包括总控制器、温度压力信号采集器、控温器、供水和供气控制器、压力传感器、温度传感器和拍摄机器，温度压力信号采集器将从压力传感器和温度传感器采集到的信号均传送给总控制器，总控制器还接收控温器、供水和供气控制器传送来的信号。2.如权利要求1所述的模拟粉尘爆炸对受限环境菌落生长影响的实验装置，其特征在于，所述腔体连接供水模块，水位于储水区，储水区设有滤膜，用于实现水和菌落之间的分离。3.如权利要求1所述的模拟粉尘爆炸对受限环境菌落生长影响的实验装置，其特征在于，所述储水区与液位计相连，用于观察水位变化。4...
【专利技术属性】
技术研发人员：许开立，蒋博文，张毓媛，刘博，徐晓虎，姚锡文，郑欣，李季硕，李力，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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