本發(fā)明涉及粉塵燃燒技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

氣動(dòng)管道粉塵輸送系統(tǒng)是以空氣壓縮機(jī)抽取及壓縮空氣為動(dòng)力，對(duì)粉塵進(jìn)行直接傳輸，避免與有毒有害粉體的直接接觸及粉塵四處飛揚(yáng)，較少空氣污染和原料浪費(fèi)。但在輸運(yùn)的過(guò)程中，遇到熱源(如機(jī)械摩擦、撞擊或高溫?zé)岜砻?，極易發(fā)生粉塵爆炸。粉塵爆炸是粉塵在爆炸極限范圍內(nèi)，遇到熱源，火焰瞬間傳播于整個(gè)混合粉塵空間，同時(shí)釋放大量的熱，形成高溫和爆燃超壓而造成破壞的現(xiàn)象。其對(duì)眾多涉及易燃粉體制備、使用和處理的行業(yè)，一直構(gòu)成持續(xù)的威脅。

由于粉塵云的重力作用，粉塵云很難維持在燃燒過(guò)程中仍能均勻地懸浮在水平管道內(nèi)。目前，國(guó)內(nèi)大部分研究機(jī)構(gòu)在粉塵燃燒實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中采用的是豎直管道(不能反映粉塵在水平方向的火焰?zhèn)鞑バ袨?，而對(duì)水平管道內(nèi)粉塵爆炸火焰?zhèn)鞑C(jī)理的研究較少。在國(guó)外，為研究粉塵云在水平管道內(nèi)燃燒建立實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)也極少，如：matsuda利用帶孔半球形分散器可實(shí)現(xiàn)水平管道內(nèi)粉塵的均勻分布，其對(duì)自我維持的粉塵火焰加速過(guò)程具有重要影響；scotte利用全尺寸水平重力滾筒燃燒管道建立了測(cè)量粉塵燃燒速度的裝置；sichel等人則在水平管道內(nèi)利用氣體爆炸產(chǎn)生的激波誘導(dǎo)堆積的粉塵來(lái)觀測(cè)燃燒火焰。但是上述這幾種實(shí)驗(yàn)裝置均不能形成連續(xù)、均勻、不同氣流特征下的粉塵爆炸火焰。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其能實(shí)現(xiàn)在水平長(zhǎng)管內(nèi)研究不同氣流特征下的粉塵爆炸火焰的傳播行為。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其包括：粉塵供給機(jī)構(gòu)、粉塵噴吹機(jī)構(gòu)和點(diǎn)火機(jī)構(gòu)、水平長(zhǎng)管和整流板。水平長(zhǎng)管連通于粉塵供給機(jī)構(gòu)和粉塵噴吹機(jī)構(gòu)，點(diǎn)火機(jī)構(gòu)安裝于水平長(zhǎng)管上并對(duì)水平長(zhǎng)管內(nèi)的粉塵進(jìn)行點(diǎn)火以使粉塵爆炸燃燒。整流板設(shè)置于水平長(zhǎng)管內(nèi)且位于點(diǎn)火機(jī)構(gòu)安裝位置的上游，用于將水平長(zhǎng)管內(nèi)的粉塵進(jìn)行整流并營(yíng)造出不同的氣流特征，從而實(shí)現(xiàn)在水平長(zhǎng)管內(nèi)觀測(cè)不同氣流特征下的粉塵爆炸火焰的傳播行為。

本發(fā)明的有益效果如下：

在根據(jù)本發(fā)明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，水平長(zhǎng)管水平放置，粉塵供給機(jī)構(gòu)向水平長(zhǎng)管內(nèi)供入粉塵，而粉塵噴吹機(jī)構(gòu)沿著水平方向向水平長(zhǎng)管內(nèi)送風(fēng)，水平長(zhǎng)管內(nèi)的粉塵在風(fēng)的作用下經(jīng)由整流板形成了具有不同氣流特征的粉塵云，進(jìn)而粉塵云被點(diǎn)火機(jī)構(gòu)點(diǎn)燃并爆炸燃燒，從而實(shí)現(xiàn)了在水平長(zhǎng)管內(nèi)觀測(cè)不同氣流特征下的粉塵爆炸火焰的傳播行為。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。

圖2是圖1中的粉塵傳輸組件的連接示意圖。

其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：

1粉塵供給機(jī)構(gòu)14支架平板

11粉塵罐15振動(dòng)篩

12粉塵傳輸組件16儲(chǔ)氣瓶

121粉倉(cāng)2粉塵噴吹機(jī)構(gòu)

122筒體21送風(fēng)機(jī)

123微型螺旋22金屬網(wǎng)

124電動(dòng)機(jī)3點(diǎn)火機(jī)構(gòu)

125減速機(jī)31點(diǎn)火電極

126聯(lián)軸器32點(diǎn)火器

127軸承4水平長(zhǎng)管

128法蘭5整流板

13下料管6安裝支架

具體實(shí)施方式

下面參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

參照?qǐng)D1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系包括粉塵供給機(jī)構(gòu)1、粉塵噴吹機(jī)構(gòu)2和點(diǎn)火機(jī)構(gòu)3、水平長(zhǎng)管4和整流板5。水平長(zhǎng)管4連通于粉塵供給機(jī)構(gòu)1和粉塵噴吹機(jī)構(gòu)2，點(diǎn)火機(jī)構(gòu)3安裝于水平長(zhǎng)管4上并對(duì)水平長(zhǎng)管4內(nèi)的粉塵進(jìn)行點(diǎn)火以使粉塵爆炸燃燒。整流板5設(shè)置于水平長(zhǎng)管4內(nèi)且位于點(diǎn)火機(jī)構(gòu)3安裝位置的上游，用于將水平長(zhǎng)管4內(nèi)的粉塵進(jìn)行整流并營(yíng)造出不同的氣流特征(即粉塵的湍流強(qiáng)度不同)，從而實(shí)現(xiàn)在水平長(zhǎng)管4內(nèi)觀測(cè)不同氣流特征下的粉塵爆炸火焰的傳播行為。

在根據(jù)本發(fā)明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，水平長(zhǎng)管4水平放置，粉塵供給機(jī)構(gòu)1向水平長(zhǎng)管4內(nèi)供入粉塵，而粉塵噴吹機(jī)構(gòu)2沿著水平方向(垂直于粉塵的重力方向)向水平長(zhǎng)管4內(nèi)送風(fēng)，水平長(zhǎng)管4內(nèi)的粉塵在風(fēng)的作用下經(jīng)由整流板5形成了具有不同氣流特征的粉塵云，進(jìn)而粉塵云被點(diǎn)火機(jī)構(gòu)3點(diǎn)燃并爆炸燃燒，從而實(shí)現(xiàn)了在水平長(zhǎng)管4內(nèi)觀測(cè)不同氣流特征下的粉塵爆炸火焰的傳播行為。

在根據(jù)本發(fā)明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，參照?qǐng)D1，水平長(zhǎng)管4放置于安裝支架6上。水平長(zhǎng)管4可為透明圓柱形管道(如透明亞克力圓柱形管道)，從而可以直接看到水平長(zhǎng)管4內(nèi)的粉塵運(yùn)動(dòng)、粉塵爆炸燃燒及火焰?zhèn)鞑デ闆r。

在根據(jù)本發(fā)明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，整流板5可為帶有不同孔徑的多孔板。整流板5上的不同孔徑大小的孔將水平長(zhǎng)管4分成多個(gè)不同的通道，從而水平長(zhǎng)管4內(nèi)的粉塵在經(jīng)過(guò)整流板5時(shí)營(yíng)造出不同的氣流特征。

在根據(jù)本發(fā)明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，參照?qǐng)D1，粉塵供給機(jī)構(gòu)1可包括：粉塵罐11；粉塵傳輸組件12，連通于粉塵罐11并以恒定的質(zhì)量流量將粉塵送入粉塵罐11內(nèi)；下料管13，連通于粉塵罐11和水平長(zhǎng)管4以將粉塵罐11內(nèi)的粉塵送入水平長(zhǎng)管4；以及支架平板14，固定安裝下料管13。進(jìn)一步地，粉塵供給機(jī)構(gòu)1還可包括：振動(dòng)篩15，密封連接于粉塵罐11的出口，用于振動(dòng)粉塵罐11；以及儲(chǔ)氣瓶16，密封連接于振動(dòng)篩15以對(duì)振動(dòng)篩15內(nèi)部加壓，從而防止粉塵堵塞瓶口。

參照?qǐng)D2，粉塵傳輸組件12可包括：粉倉(cāng)121，存儲(chǔ)有粉塵；筒體122，連通于粉倉(cāng)121和粉塵罐11；微型螺旋123，設(shè)置于筒體122內(nèi)；以及電動(dòng)機(jī)124，帶動(dòng)微型螺旋123旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以將粉倉(cāng)121內(nèi)的粉塵以恒定的質(zhì)量流量輸送至粉塵罐11。

這里，粉塵傳輸組件12通過(guò)微型螺旋123的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將粉倉(cāng)121內(nèi)的粉塵以恒定的質(zhì)量流量均勻的輸送至粉塵罐11內(nèi)，然后粉塵罐11內(nèi)的粉塵在振動(dòng)篩15的作用下經(jīng)由下料管13均勻的分散至水平長(zhǎng)管4中，從而解決了粉塵罐11內(nèi)的粉塵完全釋放并在水平長(zhǎng)管4中均勻分散的問(wèn)題。此外，振動(dòng)篩15與儲(chǔ)氣瓶16的聯(lián)合作用，能夠防止粉塵罐11中的粉塵堵塞粉塵罐11的下料口(直接連通于下料管13)。

在根據(jù)本發(fā)明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，參照?qǐng)D2，粉塵傳輸組件12還可包括：減速機(jī)125，設(shè)置于電動(dòng)機(jī)124與微型螺旋123之間。減速機(jī)125經(jīng)由聯(lián)軸器126和軸承127連接于微型螺旋123。筒體122的末端通過(guò)法蘭128密封連接于粉塵罐11。

在根據(jù)本發(fā)明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，下料管13為直角彎管，下料管13的出口中心線與水平長(zhǎng)管1的中軸線平齊，從而有助于將粉塵罐11內(nèi)的粉塵均勻分散至水平長(zhǎng)管4中。

在根據(jù)本發(fā)明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，參照?qǐng)D1，粉塵噴吹機(jī)構(gòu)2可包括：送風(fēng)機(jī)21，連通于水平長(zhǎng)管4的靠近整流板5的一端并以恒定的風(fēng)量(采用加壓送氣法)將水平長(zhǎng)管4內(nèi)的粉塵吹起，以在水平長(zhǎng)管4內(nèi)形成濃度均勻的粉塵云；以及金屬網(wǎng)22，設(shè)置在送風(fēng)機(jī)21與整流板5之間以防止粉塵火焰逆流發(fā)生回火現(xiàn)象。這里，送風(fēng)機(jī)21采用加壓送氣法，通過(guò)調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)21的輸出頻率，從而控制送風(fēng)機(jī)21吹出的空氣流速并以恒定的風(fēng)量將水平長(zhǎng)管4內(nèi)的粉塵吹起，進(jìn)而在水平長(zhǎng)管4內(nèi)形成了濃度均勻的粉塵云。金屬網(wǎng)22具有阻燃作用，保證在水平長(zhǎng)管4內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)、均勻的粉塵火焰的同時(shí)，又保證了粉塵火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程中的安全性。

在根據(jù)本發(fā)明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，參照?qǐng)D1，點(diǎn)火機(jī)構(gòu)3可包括：點(diǎn)火電極31，穿設(shè)于水平長(zhǎng)管4的中部；以及點(diǎn)火器32，電連接于點(diǎn)火電極31以使點(diǎn)火電極31點(diǎn)燃水平長(zhǎng)管4內(nèi)的粉塵。點(diǎn)火電極31螺紋連接水平長(zhǎng)管4。

在根據(jù)本發(fā)明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還包括：熱線風(fēng)速儀(未示出)，用于測(cè)量水平長(zhǎng)管4內(nèi)不同位置處的氣流速度及氣流分布情況，從而獲取湍流強(qiáng)度；以及時(shí)間控制器(未示出)，用于控制粉塵供給機(jī)構(gòu)1、粉塵噴吹機(jī)構(gòu)2以及點(diǎn)火機(jī)構(gòu)3的啟動(dòng)時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間。

最后補(bǔ)充說(shuō)明的是，本發(fā)明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)屬于小尺度裝置，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中粉塵燃料用量少，能夠保證在正確的操作下不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠。此外，本發(fā)明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以用于研究各種熱值、各種粒徑的可燃粉塵云，如煤塵、糧食粉塵、金屬粉塵、軍工中含能材料粉塵、航空工業(yè)中的固體推進(jìn)劑粉塵。同時(shí)，本發(fā)明的粉塵爆炸火焰的傳播行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還提供了深入研究氣動(dòng)管道輸送系統(tǒng)內(nèi)粉塵氣固兩相流場(chǎng)火焰?zhèn)鞑サ膶?shí)驗(yàn)平臺(tái)。