CN105181746A - 可燃气体开敞空间爆炸试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可燃气体开敞空间爆炸试验装置，包括可燃气瓶组(6)、压力传感器(7)、红外线气体分析仪(14)、数据采集器(8)、防爆风机(10)和点火头(3),还包括固定设置于地面上的不锈钢管框架(2)，在所述不锈钢管框架(2)顶面及四周贴敷薄膜(4)并与地面密封，在所述薄膜(4)外侧紧贴有电热丝(17)。采用本发明的爆炸试验装置，能够实现开敞空间下多种工况的可燃气体爆炸试验，且试验结果准确可靠，为科学计算和工程设计提供可燃气体爆炸的压力参数。

Description

可燃气体开敞空间爆炸试验装置

技术领域

本发明属于气体爆炸力学试验研究设备技术领域，特别是一种能够准确可靠地实现开敞空间下多种工况的可燃气体爆炸的试验装置。

背景技术

随着国家能源战略计划的进一步深化，油气能源的储备和消耗日益庞大，在油气的存储、运输和使用等环节中都面临着诸多的安全挑战。油气泄漏爆炸作为发生频率较高的一种事故形式，引起了人们越来越多的关注。可燃气体在开敞空间内的爆炸成为了气体爆炸研究的重要内容。随着油气能源与人们的生产生活联系的越来越紧密，对于可燃气体在开敞空间爆炸的研究显得越发重要。

现有的可燃气体在开敞空间爆炸的试验装置如文献[丛立新,毕明树,肖传冰.半球条栅型障碍物对可燃气云爆燃压力波的影响[J].煤炭学报,2007,32(5):509-512.]所述，试验时(如图1)，从供气系统向气袋充入可燃气体，通过点火系统点燃气体，气体爆炸产生的超压通过数据采集系统记录到电脑上。由于气袋的存在，爆炸产生的超压必须足够大到冲破气袋，才能向外传播。因此，如果气体爆炸的压力上升速度较小，就会需要较长的时间来破膜，这与理想的开敞空间气体爆炸过程有了很大的不同。所以这种试验装置对活性较低，燃烧速度较小的小体量可燃气体爆炸结果的影响非常明显，从而使得结果失真。其次在试验的准备阶段，气体的密封性会受到试验设备移动过程中的严重干扰；而且留置在气体内部的试验装置也会在一定程度上影响试验结果。另一方面，可燃气体爆炸产生的高温和强光也会对传感器的准确性造成影响。

因此，现有技术存在明显的问题是：活性较低，燃烧速度较小的小体量可燃气体爆炸试验装置不合理，且易受外界干扰，因此导致结果失真。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可燃气体开敞空间爆炸试验装置，能够准确可靠地实现开敞空间下多种工况的可燃气体爆炸的试验装置

实现本发明目的的技术解决方案为：一种可燃气体开敞空间爆炸试验装置，包括可燃气瓶组、压力传感器、红外线气体分析仪、数据采集器、防爆风机和点火头,还包括固定设置于地面上的不锈钢管框架，在所述不锈钢管框架顶面及四周贴敷薄膜并与地面密封，在所述薄膜外侧紧贴有电热丝。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

1、能够实现开敞空间下多种工况的可燃气体爆炸试验：

2、试验结果准确可靠：电热丝能在点火前将薄膜融化，盖板、风机和用于固定薄膜的塑料板，能够保证在整个试验准备过程中，试验气囊的密封且爆炸发生时，气体内部没有任何试验装置；带水冷系统和滤光膜片的压力传感器能更准确的记录到压力数据；因此，试验参数准确可靠。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是现有可燃气体在开敞空间爆炸的试验装置示意图。

图2是本发明可燃气体开敞空间爆炸试验装置示意图。

图3是不锈钢管框架节点处、薄膜和塑料板的细节示意图。

图4是风机和盖板的相对位置示意图。

图5是气囊上电热丝的细节示意图。

图2-5中，1.高速摄像机，2.不锈钢管框架，3.点火头，4.薄膜，5.减压阀，6.燃气瓶组，7.地面上的压力传感器，8.数据采集器，9.电脑，10.防爆风机，11.盖板，12.点火头系绳，13.塑料板，14.红外线气体分析仪，15.红外线气体分析仪探头，16.进气管，17.电热丝。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明可燃气体开敞空间爆炸试验装置，包括可燃气瓶组6、压力传感器7、红外线气体分析仪14、数据采集器8、防爆风机10和点火头3,其特征在于：还包括固定设置于地面上的不锈钢管框架2，在所述不锈钢管框架2顶面及四周贴敷薄膜4并与地面密封，在所述薄膜4外侧紧贴有电热丝17。

还包括镜头对着不锈钢管框架2设置的高速摄像机1。以能捕捉到试验中火焰的发展过程

在所述不锈钢管框架2内的地面上设有放置防爆风机10的地沟18，在所述地沟上设有能盖住所述防爆风机10并可水平移动的盖板11。从而保证防爆风机10不需移出不锈钢管框架2且安全。

还包括点火头系绳12，所述点火头3被固定于火头系绳12的中间，所述点火头系绳12的两端分别固定在所述不锈钢管框架2的一对位于对角的立柱上。

为保证气囊的气密性，同时也保证爆炸时薄膜4不会外掀漏气，在所述不锈钢管框架2与地面接触的周边设有用于压住薄膜4下端的压板13。从而可将多余长度的薄膜4外翻压入压板13下，

所述压力传感器7自带水冷系统和滤光膜片。能更准确的记录到压力数据。

所述薄膜4为厚度0.015mm的聚乙烯薄膜。以将薄膜对爆炸火焰发展的影响降低到最小。

考虑到需要将薄膜对爆炸火焰发展的影响降低到最小，采用了最薄(0.015mm)的聚乙烯薄膜作为气囊的材料。

将红外线气体分析仪的探头15穿过聚乙烯薄膜4伸入气囊内部，对气体浓度进行实时监测，能保证气体密度的准确可靠。达到指定浓度后，停止充气，关闭防爆风机10，推动盖板11覆盖防爆风机10，缓慢撤出红外线气体分析仪的探头15。因此在整个试验准备过程中，气囊一直处于密封状态，很好的保证了点火时气体浓度的准确。

点火前，通电加热电热丝17，聚乙烯薄膜4融化后，引爆点火头3。

通过将多余长度的聚乙烯薄膜4外翻压入塑料板13下，在保证气囊的气密性。同时也保证爆炸时聚乙烯薄膜4不会外掀漏气。

通过改变不锈钢管框架2的尺寸来得到不同的气体体积。

不锈钢管框架2上任意位置处可以绑扎点火头系绳12，从而可以任意指定点火头3的位置。

本发明试验装置操作步骤具体为：

1、将搭建好的不锈钢管框架2固定在地面上；

2、在不锈钢管框架2对角的立柱上绑扎点火头系绳12，在点火头系绳上安装点火头3；

3、将聚乙烯薄膜4贴在不锈钢管框架2上；

3、将多余长度的聚乙烯薄膜4外翻压入塑料板13下；

4、打开减压阀5，通过进气管16从燃气瓶组6向气囊4内充入可燃气体；

5、将红外线气体分析仪的探头15穿过聚乙烯薄膜16伸入气囊内，对室内浓度进行实时监测，同时打开防爆风机10，对气囊内混合气体进行混合；

6、当浓度达到指定数值时，关闭减压阀5和防爆风机10，推动盖板11覆盖防爆风机10，撤出红外线气体分析仪的探头15；

7、静置30秒后，通电加热电热丝17，聚乙烯薄膜4融化后，引爆点火头3，通过压力传感器7记录爆炸压力，通过高速摄像机1拍摄火焰的发展过程。

采用本发明的爆炸试验装置，来实现开敞空间下的多种工况的可燃气体爆炸试验，为科学计算和工程应用提供可燃气体爆炸的压力参数。并且，铁板、风机和用于固定薄膜的塑料板，能够保证在整个试验准备过程中，试验气囊的绝对密封；带水冷系统和滤光膜片的压力传感器能更准确的记录到压力数据；高速摄像机能捕捉到试验中火焰的发展过程。

Claims (7)

1.一种可燃气体开敞空间爆炸试验装置，包括可燃气瓶组(6)、压力传感器(7)、数据采集器(8)、红外线气体分析仪(14)、防爆风机(10)和点火头(3),其特征在于：还包括固定设置于地面上的不锈钢管框架(2)，在所述不锈钢管框架(2)顶面及四周贴敷薄膜(4)并与地面密封，在所述薄膜(4)外侧紧贴有电热丝(17)。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：还包括镜头对着不锈钢管框架(2)设置的高速摄像机(1)。

3.根据权利要求1或2所述的试验装置，其特征在于：在所述不锈钢管框架(2)内的地面上设有放置防爆风机(10)的地沟(18)，在所述地沟上设有能盖住所述防爆风机(10)并可水平移动的盖板(11)。

4.根据权利要求1或2所述的试验装置，其特征在于：还包括点火头系绳(12)，所述点火头(3)被固定于点火头系绳(12)的中间，所述点火头系绳(12)的两端分别固定在所述不锈钢管框架(2)的一对位于对角的立柱上。

5.根据权利要求1或2所述的试验装置，其特征在于：在所述不锈钢管框架(2)与地面接触的周边设有用于压住薄膜(4)下端的压板(13)。

6.根据权利要求1或2所述的试验装置，其特征在于：所述压力传感器(7)自带水冷系统和滤光膜片。

7.根据权利要求1或2所述的试验装置，其特征在于：所述薄膜(4)为厚度0.015mm的聚乙烯薄膜。