一种粉尘爆炸射流引发气体爆炸的测试系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种粉尘爆炸射流引发气体爆炸的测试系统及方法，粉尘爆炸装置底部设有用于铺设可燃粉尘的底座，气体爆炸装置与粉尘爆炸装置相通连接，压力采集装置设置在气体爆炸装置上用于监测爆炸腔内部的压力，摄像装置用于拍摄气体爆炸装置内部的爆炸图像；配气装置与爆炸装置相通连接起配气作用，喷粉装置用于分散粉尘，点火装置用于点燃粉尘爆炸装置内的可燃粉尘。本发明专利技术能模拟粉尘爆炸引发气体爆炸的真实环境，且结构简单，操作简便，功能性强，适用于多种粉尘和可燃气体，能得到最大爆炸压力、火焰结构、火焰燃烧速度等数据；有助于揭示气体和粉尘混合体系爆炸灾害机理，并为爆炸事故的有效防治提供借鉴。炸事故的有效防治提供借鉴。炸事故的有效防治提供借鉴。

【技术实现步骤摘要】
一种粉尘爆炸射流引发气体爆炸的测试系统及方法


[0001]本专利技术涉及爆炸测试
，特别涉及一种粉尘爆炸射流引发气体爆炸的测试系统及方法。

技术介绍

[0002]粉尘和可燃气体在工业生产中发挥着重要作用，由此引发的爆炸事故时有发生，造成严重的人员伤害和经济损失。当前工业涉及到的气体和粉尘，两者爆炸通常是耦合的，例如矿井中的煤层气常含有大量甲烷等烃类可燃物质，煤矿作业工程中若煤尘颗粒不慎遇明火引发爆炸，极易引发气体爆炸，产生多次爆炸现象，使得爆炸威力显著提高。为有效避免类似事故发生，开展粉尘爆炸引发气体爆炸火焰传播特性研究，揭示多次爆炸火焰传播机理尤为重要。当前，研究者针对气体/粉尘爆炸开展了相关研究，其中在单纯气体爆炸或粉尘爆炸研究方面比较系统，得到了气体或粉尘爆炸特性及多因素影响规律。在气体和粉尘混合爆炸研究方面涉及较少，且点火爆炸前往往将气体和粉尘混合形成气体
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粉尘云环境，点火爆炸引发的气体粉尘混合爆炸是同时的，不能很好的模拟由粉尘爆炸引发气体爆炸的真实环境。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术旨在提供一种粉尘爆炸射流引发气体爆炸的测试系统及方法，以解决现有技术无法研究粉尘爆炸引发气体爆炸的相关技术问题，揭示气体和粉尘混合体系爆炸灾害机理，为爆炸事故的有效防治提供借鉴，
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提出了一种粉尘爆炸射流引发气体爆炸的测试系统，包括粉尘爆炸装置、气体爆炸装置、喷粉装置、配气装置、点火装置、压力采集装置、摄像装置、智能控制系统及计算机处理器；
[0005]所述粉尘爆炸装置包括用于铺设可燃粉尘的底座和两端敞开的第一筒体，所述第一筒体的底端通过法兰与底座连接，所述气体爆炸装置包括盖体和两端敞开的第二筒体，所述盖体可拆卸安装于第二筒体上，用于封堵第二筒体的顶端开口，所述第二筒体的底端通过法兰与第一筒体的顶端相通连接，且法兰中间设有泄爆片；
[0006]所述喷粉装置包括喷头，所述喷头嵌装于底座中心位置处，喷头的喷口朝上，且与第一筒体相通；
[0007]所述配气装置包括真空泵、可燃气体储存装置和高压气体储存装置，所述第二筒体上分别连接有第一管路和第二管路，所述第一管路上设有第一阀门，所述第一管路远离所述第二筒体的一端与可燃气体储存装置连接，所述第二管路上设有第二阀门，所述第二筒体内部能通过第二阀门与外界连通，所述第二管路上设置有第三管路，且所述第三管路设置于第二筒体和第二阀门之间，所述第三管路上设置有第三阀门，所述第三管路上远离第二筒体的一端与真空泵相连，所述喷头的尾部连接有第四管路，所述第四管路上设有第四阀门，第四管路远离喷头的一端与所述高压气体储存装置相连；
[0008]所述点火装置包括点火电极，在第一筒体的下端筒壁上开设有安装口，所述点火电极穿过安装口悬挂于第一筒体内部中间位置处；
[0009]所述压力采集装置包括压力传感器，所述压力传感器安装于第二筒体上，用于监测气体爆炸装置内部的压力；
[0010]所述摄像装置包括高速摄像机，所述高速摄像机用于拍摄气体爆炸装置内部的气体爆炸图像；
[0011]所述喷头、点火电极、压力传感器和高速摄像机均与智能控制系统电连接，所述智能控制系统与计算机处理器电连接。
[0012]上述方案中：所述高速摄像机安装于气体爆炸装置的外部，所述第二筒体采用透明材质制成，所述盖体采用铜合金制成。透明材质的筒体便于高速摄像机拍摄，铜合金的盖体强度高、硬度大。
[0013]上述方案中：所述第一筒体呈圆柱形，内径为25cm，沿其轴线方向的长度为50cm，壁厚为2cm，且承压不低于3MPa，实验器材大小合适，布设方便。
[0014]上述方案中：所述第二筒体呈圆柱形，内径为28cm，沿其轴线方向的长度为50cm，壁厚为2cm，且其承压不低于3MPa，实验器材大小合适，布设方便。
[0015]本专利技术还提出了一种粉尘爆炸射流引发气体爆炸的测试方法，基于上述的粉尘爆炸射流引发气体爆炸的测试系统，包括如下步骤：
[0016]S1、测试系统的安装与调试：包括各装置的通电检查及气密性测试；
[0017]S2、铺设可燃粉尘：将粉尘爆炸装置的第一筒体从底座上拆开，在底座上铺设可燃粉尘，然后将第一筒体装回，再次检测粉尘爆炸装置的气密性；
[0018]S3、对气体爆炸装置进行抽真空：开启第三阀门并保持第一阀门、第二阀门、第四阀门关闭，启动真空泵，当达到设定压力值时停止真空泵并关闭第三阀门；
[0019]S4、配气：开启第一阀门并保持第二阀门、第三阀门、第四阀门关闭，基于分压法将可燃气体储存装置内部气体充入气体爆炸装置内，观察压力传感器数值变化，达到预期数值时关闭第一阀门，开启第二阀门并保持第三阀门、第四阀门关闭，当压力传感器恢复常压后关闭第二阀门；
[0020]S5、喷粉与点火：开启第四阀门并保持第一阀门、第二阀门、第三阀门关闭，充入高压空气，通过喷头在粉尘爆炸装置内进行喷粉，然后通过点火电极放出电火花，引燃喷出的可燃粉尘，当冲出的火焰与气体爆炸装置内的可燃气体混合，引发可燃气体爆炸后，关闭第四阀门；
[0021]S6、数据采集：通过高速摄影机拍摄气体爆炸图像，并通过计算机处理器记录爆炸压力数据以及爆炸过程图像；
[0022]S7、清理爆炸装置：开启第二阀门使气体爆炸装置内恢复常压，拆下气体爆炸装置和粉尘爆炸装置，清理两者内部的爆炸残留物；
[0023]S8、分析实验数据并更换泄爆片进行多次实验；
[0024]S9、获取多组实验数据后，关闭电源，拆分各装置，彻底清理测试系统。
[0025]上述方案中：进行喷粉与点火时，通过计算机处理器设置点火能量、点火延迟时间和喷粉压力，通过智能控制系统控制点火电极放出电火花。
[0026]本专利技术的有益效果是：粉尘爆炸装置底部设有用于铺设可燃粉尘的底座，气体爆
炸装置与粉尘爆炸装置相通连接，压力采集装置设置在气体爆炸装置上用于监测爆炸腔内部的压力，摄像装置用于拍摄气体爆炸装置内部的爆炸图像；配气装置与爆炸装置相通连接起配气作用，喷粉装置用于分散粉尘，点火装置用于点燃粉尘爆炸装置内的可燃粉尘；
[0027]综上所述，本专利技术能模拟粉尘爆炸引发气体爆炸的真实环境，且结构简单，操作简便，功能性强，适用于多种粉尘和可燃气体，能得到最大爆炸压力、火焰结构、火焰燃烧速度等数据，安全性强，实验过程不会对实验人员及器材产生危险；研究了粉尘爆炸引发气体爆炸的相关技术问题，有助于揭示气体和粉尘混合体系爆炸灾害机理，并为爆炸事故的有效防治提供借鉴。
附图说明
[0028]图1是本专利技术粉尘爆炸射流引发气体爆炸的测试系统的结构示意图。
[0029]图2是粉尘爆炸装置和气体爆炸装置的结构示意图。
具体实施方式
[0030]如图1—2所示，一种粉尘爆炸射流引发气体爆炸的测试系统，主要由粉尘爆炸装置1、气体爆炸装置2、喷粉装置、配气装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粉尘爆炸射流引发气体爆炸的测试系统，其特征在于：包括粉尘爆炸装置(1)、气体爆炸装置(2)、喷粉装置、配气装置、点火装置、压力采集装置、摄像装置、智能控制系统(18)及计算机处理器(19)；所述粉尘爆炸装置(1)包括用于铺设可燃粉尘的底座(120)和两端敞开的第一筒体(110)，所述第一筒体(110)的底端通过法兰与底座(120)连接，所述气体爆炸装置(2)包括盖体(220)和两端敞开的第二筒体(210)，所述盖体(220)可拆卸安装于第二筒体(210)上，用于封堵第二筒体(210)的顶端开口，所述第二筒体(210)的底端通过法兰与第一筒体(110)的顶端相通连接，且法兰中间设有泄爆片；所述喷粉装置包括喷头(16)，所述喷头(16)嵌装于底座(120)中心位置处，喷头(16)的喷口朝上，且与第一筒体(110)相通；所述配气装置包括真空泵(8)、可燃气体储存装置(9)和高压气体储存装置(10)，所述第二筒体(210)上分别连接有第一管路(11)和第二管路(12)，所述第一管路上(11)设有第一阀门(4)，所述第一管路(11)远离所述第二筒体(210)的一端与可燃气体储存装置(9)连接，所述第二管路(12)上设有第二阀门(5)，所述第二筒体(210)内部能通过第二阀门(5)与外界连通，所述第二管路上(12)设置有第三管路(13)，且所述第三管路(13)设置于第二筒体(210)和第二阀门(5)之间，所述第三管路(13)上设置有第三阀门(6)，所述第三管路(13)上远离第二筒体(210)的一端与真空泵(8)相连，所述喷头(16)的尾部连接有第四管路(14)，所述第四管路上(14)设有第四阀门(7)，第四管路(14)远离喷头(16)的一端与所述高压气体储存装置(10)相连；所述点火装置包括点火电极(15)，在第一筒体(110)的下端筒壁上开设有安装口，所述点火电极(15)穿过安装口悬挂于第一筒体(110)内部中间位置处；所述压力采集装置包括压力传感器(3)，所述压力传感器(3)安装于第二筒体(210)上，用于监测气体爆炸装置(2)内部的压力；所述摄像装置包括高速摄像机(17)，所述高速摄像机(17)用于拍摄气体爆炸装置(2)内部的气体爆炸图像；所述喷头(16)、点火电极(15)、压力传感器(3)和高速摄像机(17)均与智能控制系统(18)电连接，所述智能控制系统(18)与计算机处理器(19)电连接。2.根据权利要求1所述的粉尘爆炸射流引发气体爆炸的测试系统，其特征在于：所述高速摄像机(17)安装于气体爆炸装置(2)的外部，所述第二筒体(210)采用透明材质制成，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹卫国，耿爽，张云，史学强，周温，焦枫媛，曹雄，尉存娟，兰艳花，杨振欣，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：