可燃?xì)怏w開敞空間爆炸試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氣體爆炸力學(xué)試驗研究設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種能夠準(zhǔn)確可靠地實現(xiàn)開敞空間下多種工況的可燃?xì)怏w爆炸的試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家能源戰(zhàn)略計劃的進(jìn)一步深化，油氣能源的儲備和消耗日益龐大，在油氣的存儲、運(yùn)輸和使用等環(huán)節(jié)中都面臨著諸多的安全挑戰(zhàn)。油氣泄漏爆炸作為發(fā)生頻率較高的一種事故形式，引起了人們越來越多的關(guān)注?？扇?xì)怏w在開敞空間內(nèi)的爆炸成為了氣體爆炸研究的重要內(nèi)容。隨著油氣能源與人們的生產(chǎn)生活聯(lián)系的越來越緊密，對于可燃?xì)怏w在開敞空間爆炸的研究顯得越發(fā)重要。
[0003]現(xiàn)有的可燃?xì)怏w在開敞空間爆炸的試驗裝置如文獻(xiàn)[叢立新，畢明樹，肖傳冰.半球條柵型障礙物對可燃?xì)庠票級毫Σǖ挠绊慬J].煤炭學(xué)報，2007，32 (5):509-512.]所述，試驗時(如圖1)，從供氣系統(tǒng)向氣袋充入可燃?xì)怏w，通過點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)燃?xì)怏w，氣體爆炸產(chǎn)生的超壓通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄到電腦上。由于氣袋的存在，爆炸產(chǎn)生的超壓必須足夠大到?jīng)_破氣袋，才能向外傳播。因此，如果氣體爆炸的壓力上升速度較小，就會需要較長的時間來破膜，這與理想的開敞空間氣體爆炸過程有了很大的不同。所以這種試驗裝置對活性較低，燃燒速度較小的小體量可燃?xì)怏w爆炸結(jié)果的影響非常明顯，從而使得結(jié)果失真。其次在試驗的準(zhǔn)備階段，氣體的密封性會受到試驗設(shè)備移動過程中的嚴(yán)重干擾；而且留置在氣體內(nèi)部的試驗裝置也會在一定程度上影響試驗結(jié)果。另一方面，可燃?xì)怏w爆炸產(chǎn)生的高溫和強(qiáng)光也會對傳感器的準(zhǔn)確性造成影響。
[0004]因此，現(xiàn)有技術(shù)存在明顯的問題是:活性較低，燃燒速度較小的小體量可燃?xì)怏w爆炸試驗裝置不合理，且易受外界干擾，因此導(dǎo)致結(jié)果失真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種可燃?xì)怏w開敞空間爆炸試驗裝置，能夠準(zhǔn)確可靠地實現(xiàn)開敞空間下多種工況的可燃?xì)怏w爆炸的試驗裝置
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種可燃?xì)怏w開敞空間爆炸試驗裝置，包括可燃?xì)馄拷M、壓力傳感器、紅外線氣體分析儀、數(shù)據(jù)采集器、防爆風(fēng)機(jī)和點(diǎn)火頭，還包括固定設(shè)置于地面上的不銹鋼管框架，在所述不銹鋼管框架頂面及四周貼敷薄膜并與地面密封，在所述薄膜外側(cè)緊貼有電熱絲。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):
[0008]1、能夠?qū)崿F(xiàn)開敞空間下多種工況的可燃?xì)怏w爆炸試驗:
[0009]2、試驗結(jié)果準(zhǔn)確可靠:電熱絲能在點(diǎn)火前將薄膜融化，蓋板、風(fēng)機(jī)和用于固定薄膜的塑料板，能夠保證在整個試驗準(zhǔn)備過程中，試驗氣囊的密封且爆炸發(fā)生時，氣體內(nèi)部沒有任何試驗裝置；帶水冷系統(tǒng)和濾光膜片的壓力傳感器能更準(zhǔn)確的記錄到壓力數(shù)據(jù)；因此，試驗參數(shù)準(zhǔn)確可靠。
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0011]圖1是現(xiàn)有可燃?xì)怏w在開敞空間爆炸的試驗裝置示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明可燃?xì)怏w開敞空間爆炸試驗裝置示意圖。
[0013]圖3是不銹鋼管框架節(jié)點(diǎn)處、薄膜和塑料板的細(xì)節(jié)示意圖。
[0014]圖4是風(fēng)機(jī)和蓋板的相對位置示意圖。
[0015]圖5是氣囊上電熱絲的細(xì)節(jié)示意圖。
[0016]圖2-5中，1.高速攝像機(jī)，2.不銹鋼管框架，3.點(diǎn)火頭，4.薄膜，5.減壓閥，6.燃?xì)馄拷M，7.地面上的壓力傳感器，8.數(shù)據(jù)采集器，9.電腦，10.防爆風(fēng)機(jī)，11.蓋板，12.點(diǎn)火頭系繩，13.塑料板，14.紅外線氣體分析儀，15.紅外線氣體分析儀探頭，16.進(jìn)氣管，17.電熱絲。
【具體實施方式】
[0017]如圖1、2所示，本發(fā)明可燃?xì)怏w開敞空間爆炸試驗裝置，包括可燃?xì)馄拷M6、壓力傳感器7、紅外線氣體分析儀14、數(shù)據(jù)采集器8、防爆風(fēng)機(jī)10和點(diǎn)火頭3，其特征在于:還包括固定設(shè)置于地面上的不銹鋼管框架2，在所述不銹鋼管框架2頂面及四周貼敷薄膜4并與地面密封，在所述薄膜4外側(cè)緊貼有電熱絲17。
[0018]還包括鏡頭對著不銹鋼管框架2設(shè)置的高速攝像機(jī)I。以能捕捉到試驗中火焰的發(fā)展過程
[0019]在所述不銹鋼管框架2內(nèi)的地面上設(shè)有放置防爆風(fēng)機(jī)10的地溝18，在所述地溝上設(shè)有能蓋住所述防爆風(fēng)機(jī)10并可水平移動的蓋板11。從而保證防爆風(fēng)機(jī)10不需移出不銹鋼管框架2且安全。
[0020]還包括點(diǎn)火頭系繩12，所述點(diǎn)火頭3被固定于火頭系繩12的中間，所述點(diǎn)火頭系繩12的兩端分別固定在所述不銹鋼管框架2的一對位于對角的立柱上。
[0021]為保證氣囊的氣密性，同時也保證爆炸時薄膜4不會外掀漏氣，在所述不銹鋼管框架2與地面接觸的周邊設(shè)有用于壓住薄膜4下端的壓板13。從而可將多余長度的薄膜4外翻壓入壓板13下，
[0022]所述壓力傳感器7自帶水冷系統(tǒng)和濾光膜片。能更準(zhǔn)確的記錄到壓力數(shù)據(jù)。
[0023]所述薄膜4為厚度0.015mm的聚乙稀薄膜。以將薄膜對爆炸火焰發(fā)展的影響降低到最小。
[0024]考慮到需要將薄膜對爆炸火焰發(fā)展的影響降低到最小，采用了最薄(0.015mm)的聚乙烯薄膜作為氣囊的材料。
[0025]將紅外線氣體分析儀的探頭15穿過聚乙烯薄膜4伸入氣囊內(nèi)部，對氣體濃度進(jìn)行實時監(jiān)測，能保證氣體密度的準(zhǔn)確可靠。達(dá)到指定濃度后，停止充氣，關(guān)閉防爆風(fēng)機(jī)10，推動蓋板11覆蓋防爆風(fēng)機(jī)10，緩慢撤出紅外線氣體分析儀的探頭15。因此在整個試驗準(zhǔn)備過程中，氣囊一直處于密封狀態(tài)，很好的保證了點(diǎn)火時氣體濃度的準(zhǔn)確。
[0026]點(diǎn)火前，通電加熱電熱絲17，聚乙烯薄膜4融化后，引爆點(diǎn)火頭3。
[0027]通過將多余長度的聚乙烯薄膜4外翻壓入塑料板13下，在保證氣囊的氣密性。同時也保證爆炸時聚乙烯薄膜4不會外掀漏氣。
[0028]通過改變不銹鋼管框架2的尺寸來得到不同的氣體體積。
[0029]不銹鋼管框架2上任意位置處可以綁扎點(diǎn)火頭系繩12，從而可以任意指定點(diǎn)火頭3的位置。
[0030]本發(fā)明試驗裝置操作步驟具體為:
[0031]1、將搭建好的不銹鋼管框架2固定在地面上；
[0032]2、在不銹鋼管框架2對角的立柱上綁扎點(diǎn)火頭系繩12，在點(diǎn)火頭系繩上安裝點(diǎn)火頭3 ；
[0033]3、將聚乙烯薄膜4貼在不銹鋼管框架2上；
[0034]3、將多余長度的聚乙烯薄膜4外翻壓入塑料板13下；
[0035]4、打開減壓閥5，通過進(jìn)氣管16從燃?xì)馄拷M6向氣囊4內(nèi)充入可燃?xì)怏w；
[0036]5、將紅外線氣體分析儀的探頭15穿過聚乙烯薄膜16伸入氣囊內(nèi)，對室內(nèi)濃度進(jìn)行實時監(jiān)測，同時打開防爆風(fēng)機(jī)10，對氣囊內(nèi)混合氣體進(jìn)行混合；
[0037]6、當(dāng)濃度達(dá)到指定數(shù)值時，關(guān)閉減壓閥5和防爆風(fēng)機(jī)10，推動蓋板11覆蓋防爆風(fēng)機(jī)10，撤出紅外線氣體分析儀的探頭15 ;
[0038]7、靜置30秒后，通電加熱電熱絲17，聚乙烯薄膜4融化后，引爆點(diǎn)火頭3，通過壓力傳感器7記錄爆炸壓力，通過高速攝像機(jī)I拍攝火焰的發(fā)展過程。
[0039]采用本發(fā)明的爆炸試驗裝置，來實現(xiàn)開敞空間下的多種工況的可燃?xì)怏w爆炸試驗，為科學(xué)計算和工程應(yīng)用提供可燃?xì)怏w爆炸的壓力參數(shù)。并且，鐵板、風(fēng)機(jī)和用于固定薄膜的塑料板，能夠保證在整個試驗準(zhǔn)備過程中，試驗氣囊的絕對密封；帶水冷系統(tǒng)和濾光膜片的壓力傳感器能更準(zhǔn)確的記錄到壓力數(shù)據(jù)；高速攝像機(jī)能捕捉到試驗中火焰的發(fā)展過程。
【主權(quán)項】
1.一種可燃?xì)怏w開敞空間爆炸試驗裝置，包括可燃?xì)馄拷M￠)、壓力傳感器(7)、數(shù)據(jù)采集器(8)、紅外線氣體分析儀(14)、防爆風(fēng)機(jī)(10)和點(diǎn)火頭(3)，其特征在于:還包括固定設(shè)置于地面上的不銹鋼管框架(2)，在所述不銹鋼管框架(2)頂面及四周貼敷薄膜(4)并與地面密封，在所述薄膜(4)外側(cè)緊貼有電熱絲(17)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗裝置，其特征在于:還包括鏡頭對著不銹鋼管框架(2)設(shè)置的高速攝像機(jī)(I)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的試驗裝置，其特征在于:在所述不銹鋼管框架(2)內(nèi)的地面上設(shè)有放置防爆風(fēng)機(jī)(10)的地溝(18)，在所述地溝上設(shè)有能蓋住所述防爆風(fēng)機(jī)(10)并可水平移動的蓋板(11)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的試驗裝置，其特征在于:還包括點(diǎn)火頭系繩(12)，所述點(diǎn)火頭(3)被固定于點(diǎn)火頭系繩(12)的中間，所述點(diǎn)火頭系繩(12)的兩端分別固定在所述不銹鋼管框架(2)的一對位于對角的立柱上。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的試驗裝置，其特征在于:在所述不銹鋼管框架(2)與地面接觸的周邊設(shè)有用于壓住薄膜(4)下端的壓板(13)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的試驗裝置，其特征在于:所述壓力傳感器(7)自帶水冷系統(tǒng)和濾光膜片。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的試驗裝置，其特征在于:所述薄膜⑷為厚度0.015mm的聚乙烯薄膜。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種可燃?xì)怏w開敞空間爆炸試驗裝置，包括可燃?xì)馄拷M(6)、壓力傳感器(7)、紅外線氣體分析儀(14)、數(shù)據(jù)采集器(8)、防爆風(fēng)機(jī)(10)和點(diǎn)火頭(3),還包括固定設(shè)置于地面上的不銹鋼管框架(2)，在所述不銹鋼管框架(2)頂面及四周貼敷薄膜(4)并與地面密封，在所述薄膜(4)外側(cè)緊貼有電熱絲(17)。采用本發(fā)明的爆炸試驗裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)開敞空間下多種工況的可燃?xì)怏w爆炸試驗，且試驗結(jié)果準(zhǔn)確可靠，為科學(xué)計算和工程設(shè)計提供可燃?xì)怏w爆炸的壓力參數(shù)。
【IPC分類】G01N25/54
【公開號】CN105181746
【申請?zhí)枴緾N201510634366
【發(fā)明人】方秦, 鮑麒, 李展, 張亞棟, 相恒波, 陳力, 楊石剛
【申請人】中國人民解放軍理工大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月29日