一种超细水雾影响可燃气体爆炸特性实验装置及使用方法与流程

[0001]
本发明涉及可燃气体爆炸实验领域，具体是一种超细水雾影响可燃气体爆炸特性实验装置及使用方法。


背景技术：

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随着我国工业化的快速发展，在工业生产、储存和运输过程中，各种因素都可能导致可燃气体(蒸气)或其混合物(以下简称为“可燃气体”)的爆炸事故发生，各种工业场所发生可燃气体的火灾爆炸事故已屡见不鲜,严重威胁着天然气输运、石油化工、煤矿安全生产等行业，给国家带来巨大的经济损失、给人民生命财产带来极大危害。可燃气体的爆炸极限是表征混合气体燃烧和爆炸特性的重要参数，爆炸极限是标准测定条件下可燃气体和空气组成的混合气能发生爆炸的可燃气体最低浓度(爆炸下限)和最高浓度(爆炸上限)。可燃气体爆炸极限主要由可燃气体本身的燃爆特性决定，与初始温度、压力和湿度，点火源的类型和能量等因素有关。
[0003]
如何有效预防与高效治理，降低可燃气体爆炸造成的经济损失已然成为当今亟待解决的关键问题。超细水雾具有高效的吸热、冷却、阻隔、衰减热辐射的特性，是常见的经济环保的灭火控爆材料，目前，相应的水雾抑爆装置在液化石油、天然气储罐及管道运输保护、煤矿井下瓦斯防爆抑爆等领域都有初步应用。已被公认为是具有良好应用前景的可燃气体爆炸抑制剂。
[0004]
目前，高压喷雾装置，产生的水雾粒径大，在空气中飘散时间短，且水雾粒子以一定速度从喷嘴喷射而出，在爆炸腔室狭小空间内，容易打到器壁上凝结成水滴，不利于在爆炸腔室中形成高浓度水雾环境。通过压电陶瓷振荡器产生的超细水雾，虽然水雾粒径小(在5um～15um之间)，在空气中飘散时间长，能形成高浓度水雾环境，但是，如何将超细水雾震荡发生装置和爆炸腔室合理分隔，且使超细水雾无雾量损失的加入到密闭爆炸腔室内，一直是一个未解决的技术难题。


技术实现要素：

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本发明的目的在于提供一种超细水雾影响可燃气体爆炸特性实验装置及使用方法，在爆炸腔室内产生高浓度的超细水雾，通过调节压电陶瓷振荡器的频率控制水雾粒径，分隔件将水箱腔室和爆炸腔体的腔室分隔开或连通，解决了超细水雾无损失添加到密闭爆炸腔室，并形成高浓度超细水雾环境的技术难题，且水雾量可计量，水雾粒径可调节。
[0006]
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]
一种超细水雾影响可燃气体爆炸特性实验装置，实验装置包括爆炸腔体，所述爆炸腔体的下方可拆卸设有水雾发生装置，水雾发生装置包括压电陶瓷振荡器和水箱，压电陶瓷振荡器位于水箱内，水箱上设有分隔件，分隔件将水箱腔室和爆炸腔体的腔室分隔开，爆炸腔体上设有用于引爆的点火装置，爆炸腔体上设有用于气体循环的循环管路，爆炸腔体上设有检测爆炸腔体内压力的压力传感器和检测爆炸腔体内温度的温度传感器，爆炸腔
体上设有与真空泵连通的第一连接管路，爆炸腔体上设有与盛装可燃气的瓶体连通的第二连接管路，爆炸腔体上设有腔内压力探测件。
[0008]
进一步的，所述爆炸腔体包括筒体，筒体内设置爆炸腔室，筒体为不锈钢材质的圆柱形结构，筒体的上方设有顶壁，顶壁上设有阵列分布的连接柱，连接柱上设有安装孔；
[0009]
所述筒体的下方设有第一连接法兰，筒体上设有观察区，观察区方便观察爆炸产生的火焰，观察区为钢化硼硅玻璃材质。
[0010]
进一步的，所述水箱包括水箱主体，水箱主体为透明玻璃材质，水箱主体上设有第二连接法兰，第二连接法兰与第一连接法兰配合实现爆炸腔体与水雾发生装置的可拆卸式安装；
[0011]
所述水箱主体上设有支撑板，支撑板内设有滑动槽，滑动槽与爆炸腔室连通，支撑板上设有与滑动槽连通的连通槽，连通槽的一端设有连接板，连接板上设有第一贯穿孔；
[0012]
所述水箱主体上连通设有第五管体，第五管体上设有第五阀门，第五管体位于第二连接法兰与支撑板之间。
[0013]
进一步的，所述分隔件包括固定在连接板上的驱动缸体，筒体上设有用于控制驱动缸体的开关，驱动缸体的输出轴穿过第一贯穿孔紧固连接有分隔板，分隔板包括位于滑动槽内滑动的分隔板主体，分隔板主体上设有弧形密封板，分隔板主体上设有位于连通槽内滑动的滑动块，滑动块的一端与分隔板主体紧固连接，另一端设有连接块，驱动缸体的输出轴穿过第一贯穿孔与连接块紧固连接，驱动缸体驱动分隔板位于滑动槽内滑动，控制水箱腔室和爆炸腔体的腔室分隔与连通。
[0014]
进一步的，所述循环管路包括第一管体，第一管体上设有气体循环泵，第一管体上设有两个第一阀门，第一阀门分别位于第一气体循环泵的两侧，第一管体的一端穿过顶壁与爆炸腔室连通，另一端穿过爆炸腔体的侧壁与爆炸腔室连通。
[0015]
进一步的，所述第一连接管路包括第二管体，第二管体上设有第二阀门，第二管体的一端与爆炸腔室连通，另一端与真空泵连通。
[0016]
进一步的，所述第二连接管路包括第三管体，第三管体上设有第三阀门，第三管体一端与爆炸腔室连通，另一端与盛装可燃气的瓶体连通。
[0017]
进一步的，所述腔内压力探测件包括第四管体，第四管体一端与爆炸腔室连通，另一端设有腔内压力探测器，腔内压力探测器上具有数字压力表，第四管体上设有第四阀门，第四阀门位于爆炸腔体与腔内压力探测器之间。
[0018]
进一步的，所述第一管体、压力传感器、温度传感器、第二管体、第三管体和第四管体分别安装在安装孔内。
[0019]
一种超细水雾影响可燃气体爆炸特性实验装置的使用方法,所述使用方法包括以下步骤：
[0020]
s1:实验准备
[0021]
打开第五阀门，向水箱内加水，至水箱的水与分隔板主体接触，点火装置上安装点火熔丝，分隔板位于滑动槽内滑动，使水箱主体和筒体隔开，检查爆炸腔室气密性，打开第二阀门和第四阀门，利用真空泵将腔体抽真空至真空度-40
--
30kpa，关闭第二阀门；
[0022]
s2：打开第三阀门，用道尔顿分压法向爆炸腔室内填充可燃气体，关闭第三阀门，打开第二阀门，在负压作用下，空气进入爆炸腔室内，至腔内压力探测件上压力表读数为
零，关闭第二阀门和第四阀门
[0023]
s3：打开第一阀门，通过气体循环泵对爆炸腔室内的气体进行充分混合，混合的时间为5-8min，关闭第一阀门。
[0024]
s4：打开压电陶瓷振荡器，按压开关，控制水箱腔室和爆炸腔体的腔室连通，细水雾进入爆炸腔室。
[0025]
s5：按压开关，将水箱腔室和爆炸腔体的腔室分隔开，关闭压电陶瓷振荡器，超细水雾粒径通过震荡频率调节，爆炸腔体内的超细水雾量通过雾化时间来控制。
[0026]
s6：启动点火装置点火,通过压力传感器和温度传感器分别检测压力和温度。
[0027]
s7：按压开关，控制水箱腔室和爆炸腔体的腔室连通，打开点火装置的安装口，使爆炸腔室与外界气体连通，打开第二阀门，启动真空泵清除腔内的反应废气，实验结束。
[0028]
本发明的有益效果：
[0029]
1、本发明可燃气体爆炸特性实验装置在爆炸腔室内产生高浓度的超细水雾，通过调节压电陶瓷振荡器的频率控制水雾粒径，分隔件将水箱腔室和爆炸腔体的腔室分隔开或连通，解决了超细水雾无损失添加到密闭爆炸腔室，并形成高浓度超细水雾环境的技术难题，且水雾量可计量，水雾粒径可调节；
[0030]
2、本发明可燃气体爆炸特性实验装置用于测试不同粒径、不同水雾量的超细水雾对可燃气体爆炸极限、爆炸压力和温度的影响。
附图说明
[0031]
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
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图1是本发明实验装置结构示意图；
[0033]
图2是本发明实验装置结构示意图；
[0034]
图3是本发明爆炸腔体结构示意图；
[0035]
图4是本发明分隔板结构示意图；
[0036]
图5是本发明实验装置部分结构示意图。
具体实施方式
[0037]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]
一种超细水雾影响可燃气体爆炸特性实验装置，实验装置包括爆炸腔体1，如图1、图2所示，爆炸腔体1的下方可拆卸设有水雾发生装置，水雾发生装置包括压电陶瓷振荡器和水箱3，压电陶瓷振荡器位于水箱3内，水箱3上设有分隔件2，分隔件2将水箱3腔室和爆炸腔体1的腔室分隔开，爆炸腔体1上设有用于引爆的点火装置20，爆炸腔体1上设有用于气体循环的循环管路5，爆炸腔体1上设有检测爆炸腔体1内压力的压力传感器6和检测爆炸腔体1内温度的温度传感器7，爆炸腔体1上设有与真空泵连通的第一连接管路8，爆炸腔体1上设有与盛装可燃气的瓶体连通的第二连接管路9，爆炸腔体1上设有腔内压力探测件10。
[0039]
爆炸腔体1包括筒体11，筒体11内设置爆炸腔室，筒体11为不锈钢材质的圆柱形结
构，如图3所示，筒体11的上方设有顶壁111，顶壁111上设有阵列分布的连接柱13，连接柱13上设有安装孔14。
[0040]
筒体11的下方设有第一连接法兰15，筒体11上设有观察区12，观察区12方便观察爆炸产生的火焰，观察区12为钢化硼硅玻璃材质。
[0041]
水箱3包括水箱主体31，水箱主体31为透明玻璃材质，如图4所示，水箱主体31上设有第二连接法兰32，第二连接法兰32与第一连接法兰15配合实现爆炸腔体1与水雾发生装置的可拆卸式安装。
[0042]
水箱主体31上设有支撑板33，支撑板33内设有滑动槽34，滑动槽34与爆炸腔室连通，支撑板33上设有与滑动槽34连通的连通槽35，连通槽35的一端设有连接板36，连接板36上设有第一贯穿孔37。
[0043]
水箱主体31上连通设有第五管体301，第五管体301上设有第五阀门302，第五管体301位于第二连接法兰32与支撑板33之间。
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分隔件2包括固定在连接板36上的驱动缸体21，筒体11上设有用于控制驱动缸体21的开关23，驱动缸体21的输出轴穿过第一贯穿孔37紧固连接有分隔板22，如图5所示，分隔板22包括位于滑动槽34内密封滑动的分隔板主体221，分隔板主体221上设有弧形密封板222，分隔板主体221上设有位于连通槽35内滑动的滑动块223，滑动块223的一端与分隔板主体221紧固连接，另一端设有连接块224，驱动缸体21的输出轴穿过第一贯穿孔37与连接块224紧固连接，驱动缸体21驱动分隔板22位于滑动槽34内滑动，控制水箱3腔室和爆炸腔体1的腔室分隔与连通。
[0045]
循环管路5包括第一管体51，第一管体51上设有气体循环泵52，第一管体51上设有两个第一阀门53，第一阀门53分别位于第一气体循环泵52的两侧，第一管体51的一端穿过顶壁111与爆炸腔室连通，另一端穿过爆炸腔体1的侧壁与爆炸腔室连通。
[0046]
第一连接管路8包括第二管体81，第二管体81上设有第二阀门82，第二管体81的一端与爆炸腔室连通，另一端与真空泵连通。
[0047]
第二连接管路9包括第三管体91，第三管体91上设有第三阀门92，第三管体91一端与爆炸腔室连通，另一端与盛装可燃气的瓶体连通。
[0048]
腔内压力探测件10包括第四管体101，第四管体101一端与爆炸腔室连通，另一端设有腔内压力探测器102，腔内压力探测器102上具有数字压力表，第四管体101上设有第四阀门103，第四阀门103位于爆炸腔体1与腔内压力探测器102之间。
[0049]
第一管体51、压力传感器6、温度传感器7、第二管体81、第三管体91和第四管体101分别安装在安装孔14内。
[0050]
一种超细水雾影响可燃气体爆炸特性实验装置的使用方法，使用方法包括以下步骤：
[0051]
s1:实验准备
[0052]
打开第五阀门302，向水箱3内加水，至水箱3的水与分隔板主体221接触，点火装置20上安装点火熔丝，分隔板22位于滑动槽34内滑动，使水箱主体31和筒体11隔开，检查爆炸腔室气密性，打开第二阀门82和第四阀门103，利用真空泵将腔体抽真空至真空度-40
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30kpa，关闭第二阀门82；
[0053]
s2：打开第三阀门92，用道尔顿分压法向爆炸腔室内填充可燃气体，关闭第三阀门
92，打开第二阀门82，在负压作用下，空气进入爆炸腔室内，至腔内压力探测件10上压力表读数为零，关闭第二阀门82和第四阀门103
[0054]
s3：打开第一阀门53，通过气体循环泵52对爆炸腔室内的气体进行充分混合，混合的时间为5-8min，关闭第一阀门53。
[0055]
s4：打开压电陶瓷振荡器，按压开关23，控制水箱3腔室和爆炸腔体1的腔室连通，细水雾进入爆炸腔室。
[0056]
s5：按压开关23，将水箱3腔室和爆炸腔体1的腔室分隔开，关闭压电陶瓷振荡器，超细水雾粒径通过震荡频率调节，爆炸腔体内的超细水雾量通过雾化时间来控制。
[0057]
s6：启动点火装置20点火，通过压力传感器6和温度传感器7分别检测压力和温度。
[0058]
s7：按压开关23，控制水箱3腔室和爆炸腔体1的腔室连通，打开点火装置20的安装口，使爆炸腔室与外界气体连通，打开第二阀门82，启动真空泵清除腔内的反应废气，实验结束。
[0059]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。