CN108426917A - 一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试***及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种开敞空间可燃蒸气云***连锁反应测试***及其测试方法,用于模拟开敞空间蒸气云***,得到其产生的压力及火焰发展过程,进而研究可燃蒸气云间的连锁传爆效应。包括底板、点火装置、配气***、高速摄像仪、压力传感器、数据采集***和聚氯乙烯薄膜;底板作为实验平台的铝合金底板,点火装置与底板连通,并用于引燃可燃蒸气云;配气***与底板连通,并能按浓度要求配制可燃气、空气预混气体;高速火焰摄像仪通过支架安装在装置一侧,用于记录***时火焰图像;压力传感器安装在底板上,用于记录***时压力数据;数据采集***实时记录分析数据,并将其传入计算机;聚氯乙烯薄膜用于固定可燃气体,以形成开敞空间半球形蒸气云。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种开敞空间可燃蒸气云***连锁反应测试***及其测试方法,用于模拟开敞空间蒸气云***,得到其产生的压力及火焰发展过程,进而研究可燃蒸气云间的连锁传爆效应。
背景技术
可燃气云***产生的超压相对较大,可能造成巨大的破坏作用,大量可燃气体有可能从气体储罐或者输气管道中泄露出来,在空气中扩散混合形成大规模气云***混合物,一旦气云被点燃就会发生***,***产生的压力波及火焰在开放空间具有很大的破坏作用。而且当储罐或者管道发生多点泄露时,一个蒸气云***会引燃其他气云,造成蒸气云***的连锁反应,危害巨大。因此,进行模拟蒸气云***连锁反应实验,测试气云***产生的超压,对于安全距离的确定及安全标准的制定很有必要。
在实验室中涉及的实验气云规模小,对蒸气云***产生的数据要求精确,在模拟蒸气云***连锁反应方面的实验尚未开展。目前尚未有一种简单易装的测量装置能够精确测量蒸气云***产生的压力数据,火焰发展规律以及蒸气云***连锁反应的相关参数。
发明内容
本发明目的是针对一述所要解决的技术问题是,提供了一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试***及其测试方法。该测试***及测试方法能够方便准确的测量出开敞空间蒸气云***时产生的压力,测得火焰发展过程图像。
一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试***及其测试方法是采取以下技术方案实现:
一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试***包括底板、点火装置、配气***、高速摄像仪、压力传感器、数据采集***和聚氯乙烯薄膜。
底板作为实验平台的铝合金底板,点火装置与底板连通,并用于引燃可燃蒸气云;配气***与底板连通,并能按浓度要求配制可燃气-空气预混气体;高速火焰摄像仪通过支架安装在装置一侧,用于记录***时火焰图像;压力传感器安装在底板上,用于记录***时压力数据;数据采集***实时记录分析数据,并将其传入计算机;聚氯乙烯薄膜用于固定可燃气体以形成开敞空间半球形蒸气云。
所述的底板材质为铝合金。底板上有若干不同尺寸的同心环形凹槽,用于通过橡胶垫圈固定聚乙烯薄膜。其中心有两个M 20*1.5的螺孔,分别为点火装置与供气***的接口。
所述的点火装置采用电火花点火方式来获得点火能。其点火头通过底板的螺孔固定,能够与可燃气云接触,实现点火。
所述的配气***由真空泵、配气柜、配气控制柜、可燃气钢瓶、空压机、输气管以及安装在底板上的配气阀组成。可燃气体通过进气管道与配气阀,进入已固定好且排尽空气的聚氯乙烯薄膜内,随着气体不断进入,逐渐形成半球形的可燃蒸气云。
所述的高速摄像仪安装在装置一侧,型号为Phantom V7.3,用于实时监测到可燃蒸气云***及气云连锁***的火焰发展图像。得到的火焰图像数据通过数据采集***进行采集分析。
所述的压力传感器以气云中心为核心呈放射状在设置在气云周围,用以测得可燃蒸气云***及气云连锁***产生的压力数据,得到的压力数据通过数据采集***进行采集分析。
所述的数据采集***实时显示、记录、分析高速火焰摄像仪、压力传感器测量的数据。所述的数据采集***由计算机主机、计算机显示器、DEWESoft瞬态数据采集器DEWE-43组成。
所述的聚氯乙烯薄膜厚度为0.05 mm- 0.08 mm,通过橡胶垫圈固定在底板上,能够与底板共同形成密闭空间。随着来自配气***的气体不断进入,形成半球形的可燃蒸气云。
一种开敞空间可燃蒸气云***连锁反应测试***的测试方法,其步骤如下 :
首先将聚氯乙烯薄膜通过橡胶垫圈固定在底板上,收缩聚氯乙烯薄膜排尽其中的空气;配气***配好预定浓度为5%-15%的可燃气-空气预混气体,然后打开底板上的进气阀,将气体充入装置内,随着聚氯乙烯薄膜不断膨胀,形成半球形蒸汽云后,压力维持在一个大气压,关闭进气阀及配气***;然后使用点火装置引燃可燃气-空气预混气体,通过高速火焰摄像仪与压力传感器,得到气云***过程产生的压力及火焰发展图像;最后将压力数据、火焰图像传入数据采集***进行采集,记录,分析。测试实验在常温常压状态下进行。
一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试***及其测试方法设计合理,结构紧凑,使用方便,本发明是通过压力传感器,高速火焰摄像仪,实时测量开敞空间蒸气云***时的压力、火焰发展图像。实验装置简单易组装,数据搜集精确快速。
本发明提供一种开敞空间可燃蒸气云***连锁反应测试***及方法,用于模拟开敞空间蒸气云***,得到其产生的压力及火焰发展过程,进而研究可燃蒸气云间的连锁传爆效应。该装置由底板,点火装置,配气***,高速摄像仪,压力传感器,数据采集***,聚氯乙烯薄膜组成。以气云中心为核心呈放射状在多个地方,多个角度搭建一个三维多点的压力传感器测试阵列。采用压力数据自采集方式采集压力数据。通过供气***形成一定高度的可燃气云。通过高速摄像仪记录蒸气云***产生的图像。通过点火装置以电火花点火方式点燃蒸气云,形成测试需要的超压。为安全距离及标准的制定提供数据依据。本测试***及方法能够精确测量蒸气云***产生的压力数据以及火焰发展规律,能够测试蒸气云***连锁反应的相关参数,进而研究蒸气云***连锁反应的致灾机理及保护措施。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明:
图1是一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试***的结构示意图;
图2是一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试装置的铝合金底板的俯视图。
图中:1、底板,2、点火装置,3、配气***,4、高速摄像仪,5、压力传感器,6、数据采集***,7、聚氯乙烯薄膜。
具体实施方式
参照附图1、2,一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试***包括底板(1)、点火装置(2)、配气***(3)、高速摄像仪(4)、压力传感器(5)、数据采集***(6)和聚氯乙烯薄膜(7)。
底板(1)作为实验平台的铝合金底板(1),点火装置(2)与底板(1)连通,并用于引燃可燃蒸气云;配气***(3)与底板(1)连通,并能按浓度要求配制可燃气-空气预混气体;高速火焰摄像仪(4)通过支架安装在装置一侧,用于记录***时火焰图像;压力传感器(5)安装在底板上,用于记录***时压力数据;数据采集***(6)实时记录分析数据,并将其传入计算机;聚氯乙烯薄膜(7)用于固定可燃气体以形成开敞空间半球形蒸气云。
所述的底板(1)材质为铝合金。底板上有若干不同尺寸的同心环形凹槽,用于通过橡胶垫圈固定聚乙烯薄膜(7)。其中心有两个M 20*1.5的螺孔,分别为点火装置(2)与供气***(3)的接口。
所述的点火装置(2)采用电火花点火方式来获得点火能。其点火头通过底板(1)的螺孔固定,能够与可燃气云接触,实现点火。
所述的配气***(3)由真空泵、配气柜、配气控制柜、可燃气钢瓶、空压机、输气管以及安装在底板(1)上的配气阀组成。可燃气体通过进气管道与配气阀,进入已固定好且排尽空气的聚氯乙烯薄膜(7)内,随着气体不断进入,逐渐形成半球形的可燃蒸气云。
所述的高速摄像仪(4)安装在***一侧,型号为Phantom V7.3,用于实时监测到可燃蒸气云***及气云连锁***的火焰发展图像。得到的火焰图像数据通过数据采集***(6)进行采集分析。
所述的压力传感器(5)以气云中心为核心呈放射状在设置在气云周围,用以测得可燃蒸气云***及气云连锁***产生的压力数据,得到的压力数据通过数据采集***(6)进行采集分析。
所述的数据采集***(6)实时显示、记录、分析高速火焰摄像仪(4)、压力传感器(5)测量的数据。所述的数据采集***(6)由计算机(6-1)、计算机显示器(6-2)、数据采集器(6-3)组成。所述的计算机(6-1)采用DELL R1838型计算机。所述的数据采集器(6-3)采用DEWESoft瞬态数据采集器DEWE-43。
所述的聚氯乙烯薄膜(7)厚度为0.05 - 0.08 mm,能通过橡胶垫圈固定在底板(1)上,能够与底板(1)共同形成密闭空间。随着来自配气***(3)的气体不断进入,形成半球形的可燃蒸气云。
如图1所示,本***包括:作为实验平台的铝合金底板(1),与底板(1)连通并用于引燃可燃蒸气云的点火装置(2);与底板(1)连通并可以按浓度要求配制可燃气、空气预混气体的配气***(3);通过支架安装在装置一侧,用于记录***时火焰图像的高速火焰摄像仪(4);安装在底板上,用于记录***时压力数据的压力传感器(5);实时记录分析数据,并将其传入计算机的数据采集***(6);用于固定可燃气体以形成开敞空间半球形蒸气云的聚氯乙烯薄膜(7)。
如图2所示为整个***铝合金底板(1),厚度1 cm,上有若干同心环形凹槽,宽3mm,深5mm,直径分别为100、90、80、70、60 cm;两个M 20*1.5的螺孔分别为螺孔一(1-1)、螺孔二(1-2),螺孔一(1-1)在底板中心位置,为点火枪接口。螺孔二(1-2)位于螺孔一(1-1)上方5cm处,为进气阀接口。
一种开敞空间可燃蒸气云***连锁反应测试***的测试方法,其操作过程如下:首先将聚氯乙烯薄膜(7)通过橡胶垫圈固定在底板(1)上,收缩聚氯乙烯薄膜(7)排尽其中的空气;配气***(3)配好浓度为5%-15%的可燃气-空气预混气体,然后打开底板上的进气阀,将气体充入装置内,随着聚氯乙烯薄膜(7)不断膨胀,形成半球形蒸汽云后,压力维持在一个大气压,关闭进气阀及配气***(3);然后使用点火装置(2)引燃可燃气-空气预混气体,通过高速火焰摄像仪(4)与压力传感器(5),得到气云***过程产生的压力及火焰发展图像;最后将压力数据、火焰图像传入数据采集***(6)进行采集,记录,分析。测试实验在常温常压状态下进行。
在研究单个可燃蒸气云***时,通过设置变量:蒸汽云浓度,蒸气云尺寸和点火能量,研究不同情况下可燃蒸气云***压力及火焰传播发展规律,以确定不同可燃气体的***极限,***强度与蒸气云尺寸和点火能量的关系。
在研究可燃蒸气云***连锁反应时,通过设置变量:起爆蒸气云的尺寸、点火能量,传爆蒸气云尺寸以及蒸气云间距,研究不同情况下可燃蒸气云***连锁反应下,***压力及火焰传播过程,以确定可燃蒸气云***连锁反应下压力发展进程,火焰发展规律,以及不同条件下避免可燃蒸气云***引发连锁反应的安全距离。
本发明提供了一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试***及其测试方法。该测试***及方法能够方便准确的测量出开敞空间蒸气云***时产生的压力,测得火焰发展过程图像。
本发明提供一种开敞空间可燃蒸气云***连锁反应测试***及其测试方法,用于模拟开敞空间蒸气云***,得到其产生的压力及火焰发展过程,进而研究可燃蒸气云间的连锁传爆效应。该测试***底板(1)、点火装置(2)、配气***(3)、高速摄像仪(4)、压力传感器(5)、数据采集***(6)和聚氯乙烯薄膜(7)。
以气云中心为核心呈放射状在多个地方,多个角度搭建一个三维多点的压力传感器测试阵列。采用压力数据自采集方式采集压力数据。通过供气***形成一定高度的可燃气云。通过高速摄像仪记录蒸气云***产生的图像。通过点火装置以电火花点火方式点燃蒸气云,形成测试需要的超压。为安全距离及标准的制定提供数据依据。
Claims (10)
1.一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试***,其特征在于,包括底板、点火装置、配气***、高速摄像仪、压力传感器、数据采集***和聚氯乙烯薄膜;
底板作为实验平台的铝合金底板,点火装置与底板连通,并用于引燃可燃蒸气云;配气***与底板连通,并能按浓度要求配制可燃气、空气预混气体;高速火焰摄像仪通过支架安装在装置一侧,用于记录***时火焰图像;压力传感器安装在底板上,用于记录***时压力数据;数据采集***实时记录分析数据,并将其传入计算机;聚氯乙烯薄膜用于固定可燃气体,以形成开敞空间半球形蒸气云。
2.根据权利要求1所述的一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试***,其特征在于,所述的底板材质为铝合金,底板上有若干不同尺寸的同心环形凹槽,用于通过橡胶垫圈固定聚乙烯薄膜,其中心有两个螺孔,分别为点火装置与供气***的接口。
3.根据权利要求1所述的一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试***,其特征在于,所述的点火装置采用电火花点火方式来获得点火能,其点火头通过底板的螺孔固定,能够与可燃气云接触,实现点火。
4.根据权利要求1所述的一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试***,其特征在于,所述的配气***由真空泵、配气柜、配气控制柜、可燃气钢瓶、空压机、输气管以及安装在底板上的配气阀组成,可燃气体通过进气管道与配气阀,进入已固定好且排尽空气的聚氯乙烯薄膜内,随着气体不断进入,逐渐形成半球形的可燃蒸气云。
5.根据权利要求1所述的一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试***,其特征在于,所述的高速摄像仪安装在***一侧,用于实时监测到可燃蒸气云***及气云连锁***的火焰发展图像,得到的火焰图像数据通过数据采集***进行采集分析。
6.根据权利要求1所述的一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试***,其特征在于,所述的压力传感器以气云中心为核心呈放射状在设置在气云周围,用以测得可燃蒸气云***及气云连锁***产生的压力数据,得到的压力数据通过数据采集***进行采集分析。
7.根据权利要求1所述的一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试***,其特征在于,所述的数据采集***实时显示、记录、分析高速火焰摄像仪、压力传感器测量的数据;所述的数据采集***由计算机主机、计算机显示器、瞬态数据采集器DEWE-43组成。
8. 根据权利要求1所述的一种开敞空间蒸气云***连锁反应测试***,其特征在于,所述的聚氯乙烯薄膜厚度为0.05 mm – 0.08 mm,通过橡胶垫圈固定在底板上,能够与底板共同形成密闭空间,随着来自配气***的气体不断进入,形成半球形的可燃蒸气云。
9. 权利要求1所述的一种开敞空间可燃蒸气云***连锁反应测试***的测试方法,其特征在于,步骤如下 :
首先将聚氯乙烯薄膜通过橡胶垫圈固定在底板上,收缩聚氯乙烯薄膜排尽其中的空气;配气***配好预定浓度为5%-15%的可燃气-空气预混气体,然后打开底板上的进气阀,将气体充入装置内,随着聚氯乙烯薄膜不断膨胀,形成半球形蒸汽云后,压力维持在一个大气压,关闭进气阀及配气***;然后使用点火装置引燃可燃气-空气预混气体,通过高速火焰摄像仪与压力传感器,得到气云***过程产生的压力及火焰发展图像;最后将压力数据、火焰图像传入数据采集***进行采集,记录,分析。
10.根据权利要求1所述的一种开敞空间可燃蒸气云***连锁反应测试***的测试方法,其特征在于,测试实验在常温、常压状态下进行。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180821 |