迅速升高，当压力达到0.095 MPa时，门扇2迅速开启并将能量释放，此时从爆燃到泄爆开启时间为t=94.5 ms，开启后，泄爆容器11内的压力迅速下降，当t=105.2 ms时，泄爆超压值为
OMPa，计算冲击波传播距离为500 mm，其平均速度为250 m/s。
[0113]比较发现泄爆门门扇开启角度与其所承受的最大泄爆超压力有着密切的相关性，当泄爆门开启角度为0°时，最大泄爆超压值为0.095 MPa，其开启时间为t=94.5 ms ;当开启角度为15°时，最大泄爆超压值为0.071 MPa，其开启时间为t=102.4 ms ;开启角度为30。时，最大泄爆超压值为0.052 MPa，其开启时间为t=108.8 ms。
[0114]上述实验说明泄爆门开启角度在0°到30°范围内，随着泄爆门开启角度的增力口，其最大泄爆超压值越小，泄爆门所承受的冲击力也就越小，因此，泄爆门设置一定的角度，在开启反应速度不变的情况下，提高了设备的安全性。
[0115](2)泄爆门的门扇2开启的角度β与开启反应时间关系
[0116]实验采用甲烷浓度为500g/m3、设定泄爆门夹角分别为0°，15° ,30°，其动作压力为0.110 MPa，按上述试验步骤所测得在不同角度下的压力-时间曲线关系，分别如图13、图14和图15所示。
[0117]由图中数据分析得出，在泄爆门开启角度与开启反应时间变化不显著。比较发现当泄爆门开启角度为0°时，开启时间为t=94.5 ms，此时其最大泄爆超压值为0.095 MPa,；当开启角度为15°时，开启时间为t=102.4 ms，此时其最大泄爆超压值为0.071 MPa ;开启角度为30°时，其开启时间为t=108.8 ms，此时其最大泄爆超压值为0.052 MPa。
[0118]上述实验说明泄爆门开启角度在0°到30°范围内，随着泄爆门开启角度的增力口，其开启反应时间变化不显著。
[0119](3)甲烷浓度在泄爆过程中对泄爆门内外压力的影响
[0120]在密闭容器的甲烷燃爆泄放研究中，甲烷浓度都是一个非常重要的参数，试验以不同浓度甲烷气体在爆炸泄放过程中所起的作用进行研究。
[0121]泄爆门最大泄爆超压值Pred, max和泄爆时的最大升压速率(dP/dt)red, max是衡量被测试对象对爆炸冲击波抵抗能力的重要指标。实验研究所用的甲烷浓度分别为300g/m3，400g/m3，500g/m3，600g/m3，700g/m3，800g/m3，900g/m3，泄爆门开启角度分别为0°，15° ,30°，监测甲烷浓度对不同开启角度的泄爆门最大泄爆超压Pred，max的影响，如图16所示。以及在此情况下，甲烷浓度对不同开启角度的泄爆门最大升压速率(dP/dt)red, max的影响，如图17所示。
[0122]随着甲烷浓度的增大，对不同开启角度的泄爆门最大泄爆超压值Pred，max和泄爆时的最大升压速率(dP/dt)red，max均呈现出先上升后下降的变化趋势，且随着泄爆门开启角度的增加Pred, max值与(dP/dt)red, max值在逐渐减小。这说明高压气体伴随着大量己燃、未燃和正在燃烧的空气-可燃甲烷混合物产生了剧烈燃烧，由此产生的冲击波与反向冲击波作用于反应容器和泄爆门，破坏了容器内的稳定状态，产生了强烈的湍动，并使燃烧速率急剧上升，瞬间对泄爆门产生最大泄爆超压，对泄爆门产生破坏作用。
[0123]上述实验说明泄爆门的开启一定的角度，能够提高泄爆门对冲击波的抵抗作用。
[0124](4)不同泄爆门面积与所受压力变化关系
[0125]实验采用甲烷-空气预混气体，甲烷浓度500 g/m3，设备初始压力为环境压力，其动作压力为0.120 MPa，设定泄爆门面积分别为15X15 cm2、15X20 cm2、15X30 cm2，考察不同泄爆面积情况下容器内压力变化趋势如图18所示。
[0126]为了实现对不同面积泄爆门所受压力变化试验，试验装置在与被测泄爆门连接处，采用气密式可伸缩硬质壁20的设计，可根据泄爆门面积的大小调整泄爆容器的尺寸，实现密闭连接，同时可拆卸铰链，方便不同泄爆门的安装。
[0127]由图18中数据分析得出，从开始点火(t= O ms)到泄爆门开启时间段，前60ms内三条压力曲线彼此重合，不同泄爆门所受压力基本相同，60 ms后不同泄爆面积下的容器内压力曲线呈现出不同的变化趋势。
[0128]当泄爆门面积为15X15 cm2时，泄爆门开启后压力并没有立即下降，反而呈现出继续上升的趋势，在98 ms达到峰值点0.192 MPa，此后压力迅速下降，在120 ms降至环境压力。泄爆门面积为1.5X20 cm2时，泄爆门开启后压力下降，并在73 ms处出现第二峰值0.068 MPa，此后压力迅速下降，在87 ms时间点时压力降至环境压力。当泄爆门面积为15X30 cm2时，泄爆门开启后压力立即下降，此时时间点为61 ms，该曲线又在69 ms处出现小幅压力回升现象并迅速回落，此后在80 ms下降至环境压力。
[0129]上述实验说明当泄爆面积足够大时，泄爆门开启后容器内压力才会出现迅速下降的现象。因此采用较大面积泄爆门，其开启后容器内压力下降均匀，压力下降迅速，容器内部压力降至环境压力所需时问更短。
【主权项】
1.一种泄爆门试验及测试装置，其特征在于:包括一个密闭的泄爆容器和置于泄爆容器内的气爆室，所述泄爆容器的一个侧壁主要由泄爆门的门扇组成，所述门扇上设置有压力传感器和与压力传感器相连接的机敏式泄爆栓；所述泄爆容器与门扇的两个连接处均设置有一段气密式可伸缩硬质气爆壁，两个气密式可伸缩硬质气爆壁能使门扇处于不同的角度；所述门扇的一端通过弹簧铰链与气密式可伸缩硬质气爆壁活动连接；所述门扇的另一端通过机敏式泄爆栓将门扇与对应的气密式可伸缩硬质气爆壁相锁定；所述泄爆容器与门扇相对的一侧设置有伸入气爆室的火花塞和与火花塞相连接的点火控制装置。
2.根据权利要求1所述的泄爆门试验及测试装置，其特征在于:所述泄爆容器上还设置有烟雾测定仪。
3.根据权利要求2所述的泄爆门试验及测试装置，其特征在于:所述泄爆容器上还设置有可燃气体探测器。
4.根据权利要求3所述的泄爆门试验及测试装置，其特征在于:所述泄爆容器上还设置有泄放安全控制器。
5.根据权利要求4所述的泄爆门试验及测试装置，其特征在于:所述泄爆容器上还设置有混合气体入口，该混合气体入口通过管道连接有真空泵和气体混合器。
6.根据权利要求5所述的泄爆门试验及测试装置，其特征在于:所述气体混合器还通过管道连接有甲烷气瓶和空气瓶。
7.根据权利要求6所述的泄爆门试验及测试装置，其特征在于:还包括分别与压力传感器、烟雾测定仪、可燃气体探测器、泄放安全控制器、点火控制装置、真空泵、气体混合器、甲烷气瓶和空气瓶相连接的控制中心。
8.根据权利要求1或7所述的泄爆门试验及测试装置，其特征在于:所述压力传感器包括瞬间动态压力数值采集器、石英压电动压传感器、信号调制解调器、瞬间动态记录仪和系统控制器；压力传感器能将瞬态压力变化值转换为电信号，通过放大、存储、数值分析并产生压力-时间曲线。
9.根据权利要求8所述的泄爆门试验及测试装置，其特征在于:所述点火控制装置包括点火电极、点火线圈和高压电脉冲发生器。
10.根据权利要求9所述的泄爆门试验及测试装置，其特征在于:所述点火控制装置的点火能量为150mJ。
【专利摘要】本申请公开了一种泄爆门试验及测试装置，包括泄爆容器和气爆室，泄爆容器的一侧壁为泄爆门，泄爆门上设置有压力传感器和机敏式泄爆栓；泄爆容器与门扇的两个连接处均设置有一段气密式可伸缩硬质气爆壁；泄爆容器与门扇相对的一侧设置有伸入气爆室的火花塞和与火花塞相连接的点火控制装置。采用上述结构后，上述气密式可伸缩硬质气爆壁能使门扇处于不同的开启角度；泄爆容器能使气爆室内密闭，通过调整混合气体中甲烷的比例，能模拟真实发生的各种环境下的泄爆状态。压力传感器等测定仪器能对门扇在不同开启角度下以及各种模拟环境下的压力等数据进行监测及分析，而且采集的数据及时、准确、可靠度高。
【IPC分类】G01N3-12, G01N3-313
【公开号】CN204286958
【申请号】CN201420717517
【发明人】梁峙, 梁骁, 马捷
【申请人】徐州工程学院
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月25日