一种混合气体爆炸压力和速度的测量装置的制作方法

本发明涉及绿色推进剂燃烧爆炸过程中爆炸压力和速度的测量，具体涉及一种混合气体爆炸压力和速度的测量装置。

背景技术：

氧化亚氮(n2o)又称笑气，室温下稳定，有轻微麻醉作用，可完全分解为纯净的n2和o2，组分类似于空气，且分解过程释放大量的热量，在航天推进和赛车比赛中受到极大的欢迎。进入21世纪，随着绿色推进理念的提出，n2o因具有安全、无毒、自增压、相容性好等优良特性，可与烃类、氨类等燃料通过特殊工艺复合制备新型氧化亚氮基单元复合推进剂，简称nofbx，被视为极具发展潜力的新一代绿色推进剂。但在实验中发现n2o与可燃气体易发生燃烧爆炸意外事故，在特定条件下会出现爆燃转爆轰，引发严重爆炸危害，对使用产生不利影响。因此，研究n2o与可燃气体的燃烧和火焰传播及引起的压力变化，可对n2o作为推进剂安全应用提供参考。

国内外对n2o与可燃气体的研究主要集中在惰性气体稀释后的燃烧压力、临界直径、感应距离等，对室温常压下的nofbx燃烧爆炸特性研究不多，需要开发一种研究nofbx的燃烧爆炸特性的装置。nofbx在常温下为气体，国内外学者研究混合气体在管道内燃烧的试验装置大多笨重，测量参数单一，成本高昂。参考相关资料，开发一种设备简单，测量参数多样，成本低廉的装置测量nofbx在管道中的爆炸压力、冲击波速度、火焰传播，为其安全使用提供参考。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种混合气体爆炸压力和速度的测量装置。

实现本发明目的提供技术方案为：

一种混合气体爆炸压力和速度的测量装置，该装置的组成包括：

一主体反应装置，该主体反应装置包括反应管及其端盖，以及分别连接在主体燃烧装置上用于固定传感器的多个传感器基座；

还包括一用于试验过程提供稳定电流的电点火装置，与反应管相连；

以及压力测试装置，包括对应设置在传感器基座的高频压力传感器，以及连接高频压力传感器的多通道数据采集仪；

为试验提供混合气体进气装置，包括通过气体管道连接电点火装置的真空泵、气源，其中，气体管道上设有真空压力表及控制气体通入的多个球阀。

进一步的，电点火装置包括加热电源、电极棒、镍铬合金电阻丝、电极端盖和导线；其中，电极端盖两侧设有电极孔，电极棒贯穿电极孔并延伸至端盖内部，电极棒与镍铬合金电阻丝相连，且电极棒通过导线与加热电源相连。

进一步的，反应管长200cm，内径15mm，壁厚5mm，且该反应管材质为透明的有机玻璃。

进一步的，距反应管一端10cm、40cm、60cm、80cm、100cm、120cm、140cm、160cm处均设有与对应高频压力传感器直径相一致的孔。

进一步的，传感器基座设有与高频压力传感器外螺纹直径一致的螺纹孔，并在其紧邻的另一侧设有用于固定在反应管的螺纹孔。

进一步的，反应管与传感器基座用螺栓连接。

进一步的，传感器基座与高频压力传感器之间用螺纹连接。

进一步的，电极端盖与反应管之间通过螺纹连接。

进一步的，电极孔底部为圆台结构。

进一步的，电极棒顶端部分设有螺纹结构，在电极端盖内侧通过螺母固定，且电极棒底端与绝缘盖接触的部分设有圆台结构。

本发明与现有技术相比，其显著的优点在于：1、本发明专利提供的装置能够测量气体爆炸成长过程的压力、冲击波速度和火焰速度；2、该套装置的操作简便，并且可以远距离进行加热、高速摄影等试验操作，提高了实验的安全性；3、装置结构简单，设备轻便；4、装置的加工与零件的组装难度小，成本较低。

附图说明

图1为一种混合气体爆炸压力和速度的测量装置试验装置简图。

图2为电极棒和点火基座示意图。

图3为传感器和传感器基座示意图。

其中：(1)为真空泵，(2)为气源，(3)、(4)、(6)、(7)均为球阀，(5)为真空压力表，(8)为镍铬合金电阻丝，(9)为加热电源，(10)为多通道数据采集仪，(11)为高频压力传感器，(12)为传感器基座，(13)为端盖，(14)为电极棒，(15)为电极端盖，(16)为反应管。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明专利作进一步详细说明。

本发明提出一种混合气体爆炸压力和速度的测量装置，如附图1、2、3所示。

试验装置的组成部分包括：一主体反应装置，该主体反应装置包括反应管16及其端盖13，以及分别连接在主体燃烧装置上用于固定传感器的多个传感器基座12；

还包括一用于试验过程提供稳定电流的电点火装置，与反应管16相连；

以及压力测试装置，包括对应设置在传感器基座12的高频压力传感器11，以及连接高频压力传感器11的多通道数据采集仪10；

为试验提供混合气体进气装置，具体包括通过气体管道连接电点火装置的真空泵1、气源2，其中，气体管道上设有真空压力表5及控制气体通入的多个球阀。

进气装置包括真空泵1，真空压力表5，球阀3、4、6、7和气体管道。其中三通管两端分别经过球阀后连接真空泵和气源，第三端接入真空表后经过球阀连接电极端盖，管件间采用螺纹连接。

主体反应装置包括一个长2m、内径15mm、壁厚5mm、容积约0.353l的透明有机玻璃反应管和一个对应尺寸的端盖。其中，反应管两端有螺纹，用于端盖密封；反应管10cm、40cm、60cm、80cm、100cm、120cm、140cm、160cm处设有与压力传感器探头相同大小的孔洞；传感器基座为两个带螺纹孔、中空的“凸”字形铝合金块体，中部用于固定传感器的螺纹孔，开螺纹孔的边侧设有可固定基座的螺纹孔，传感器基座与反应管之间用螺栓连接。传感器插入螺纹孔，并使探头与反应管内壁平齐，然后通过传感器外壳自带螺纹与基座连接并密封。

点火装置包括电极棒14、电极封盖15、电阻丝8、加热电源9和导线。电极封盖侧部位置设有两个电极孔，电极孔靠近底部的位置具有圆台结构，电极棒14从绝缘盖内侧贯穿后一端延伸到点火封盖内部，另一端裸露在绝缘盖外侧通过导线与加热电源相连接。电极棒5为铜制材料，一端具有螺纹结构，使用螺母将其从封盖内侧固定；另一端存在圆台结构，其大小与绝缘盖下方的圆台孔洞一致。在点火封盖内镍铬合金电阻丝连接在两个电极棒。

压力测试装置包括高频压力传感器10，多通道数据采集仪11和数据传输线。

对于本发明的试验装置，对装置的进气方式和加热条件调整后进行了测试，试验主要步骤为：1、打开球阀3、6、7，关闭球阀5，使用真空泵1将反应管抽真空，根据真空压力表确定抽真空终点，然后关闭球阀3，打开球阀4，利用反应管与气源之间的压力差将气体充入反应管，待到达常压后关闭球阀，重复以上操作三次，确保反应管中的气体为试验气体；2、将端盖拧开，用薄纸片替代端盖防止气体扩散，同时达到泄压的目的；3、打开多通道数据采集仪，设置传感器参数，当10cm处传感器触发后，多通道数据采集仪采集数据；4、使用恒流电源进行加热，待气体爆炸后关闭电源；5、根据多通道数据采集仪采集的各传感器触发时间爆炸速度。