CN105699620B - 一种研究气体爆炸壁面效应的实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种研究气体爆炸壁面效应的实验装置及方法，整个实验装置包括圆柱型抗爆容器、圆形爆炸管道、压力测试系统、振动加速度测试系统、配气系统、点火系统、同步控制系统、数据采集装置和伸缩式移动支架；可进行可燃气体爆炸的壁面效应的研究，包括壁面阻力效应、壁面反射效应和壁面热效应。针对三种壁面效应，分别设计了弹簧式阻力壁面、反射金属抗板和管道加热器。通过开展管道内可燃气体爆炸传播过程中壁面效应，不仅可以揭示可燃气体的爆炸传播规律，而且还能预防和控制燃烧爆炸事故，为工程防爆安全设计提供参考。

Description

一种研究气体爆炸壁面效应的实验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种研究气体爆炸壁面效应的实验装置及方法，属于可燃气体爆炸安全性研究技术领域。

背景技术

工业发展中，特别是在石油化工生产中，可燃气体作为原辅材料或产品得到了广泛的应用。绝大多数情况下，可燃气体的储运通过容器或管道进行，一旦负压、密封失效或配气错误等原因导致空气混入形成爆炸性混合物，极易发生爆炸危害事故。因此研究可燃气爆炸传播过程中的特性一直是各国学者研究的一个重大课题。

管道内可燃气体的爆炸传播作为一种典型的气体爆炸过程，当前研究的重点主要集中在可燃气体爆炸的形成过程的研究，而对气体爆炸传播过程中周围约束条件对其发展的影响研究较少，特别是可燃气体燃烧爆炸过程中的壁面效应。开展管道内可燃气体爆炸传播过程中壁面对其产生的影响，不仅可以揭示可燃气体的爆炸传播规律，而且还能预防和控制燃烧爆炸事故，为工程防爆安全设计提供参考。

发明内容

本发明目的是提供一种可研究可燃气体在管道内爆炸过程中壁面对其产生的阻力效应、反射效应和热效应的实验装置和方法，旨在揭示可燃气体的爆炸传播规律以及在工程防爆安全设计方面提供参考。

本发明采取的技术方案如下：

一种研究气体爆炸壁面效应的实验装置，它包括一爆炸装置和一参数采集装置；

所述爆炸装置包括一圆柱型抗爆容器和一圆形爆炸管道，所述圆柱型抗爆容器的底端设置一泄压阀，壁面设置两个压力传感器安装端口，顶部设置预留口、用第一密封法兰进行密封，第一密封法兰上设置一火焰观测口，圆柱型抗爆容器的侧部壁面上设置有延伸管，延伸管上设有阀门，圆柱型抗爆容器的内部设置有用于安装反射金属抗板的可调式底盘；所述圆形爆炸管道由两节相同管道通过法兰连接组成，圆形爆炸管道的一端管口通过法兰与所述圆柱型抗爆容器的延伸管管口相连，另一端管口通过第二密封法兰进行密封、并且该端口一侧的上方位置设置有混合气体输入端口，所述第二密封法兰上设置一点火装置安装端口，该端口上安装点火枪，点火枪与高能点火器相连，所述圆形爆炸管道上设置有管道加热器，并且在其两节管道上设置两个压力传感器安装端口，该压力传感器安装端口上安装压力传感器。

所述参数采集装置包括四个压力传感器，其中第一压力传感器的安装点正对所述圆柱型抗爆容器的延伸管管口，第二压力传感器的安装点与第一压力传感器的安装点呈90度的圆心角，第三压力传感器和第四压力传感器分别单独安装在所述圆形爆炸管道的两节管道上且靠近所述延伸管管口的一端处，所述的第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器均分别与压力数据采集器相连，在第一压力传感器和第二压力传感器的同一位置上设置有第一振动加速度传感器和第二振动加速度传感器，在第三压力传感器和第四压力传感器的正对位置安装有第三振动加速度传感器和第四振动加速度传感器，所述的第一振动加速度传感器、第二振动加速度传感器、第三振动加速度传感器和第四振动加速度传感器均分别与振动加速度数据接收器相连，所述高能点火器、压力数据采集器和振动加速度数据接收器连接至同步控制系统。

所述圆形爆炸管道的可拆卸式设有弹簧式阻力壁面，所述弹簧式阻力壁面为由不同形状和大小的钢丝做成不同节距的弹簧，弹簧式阻力壁面与圆形爆炸管道内壁面紧密贴合。

所述圆柱型抗爆容器可打开，其底部设置七个呈直线分布的可调式底盘固定螺孔，所述可调式底盘通过螺栓固定在五个不同的位置，可调式底盘上有十二个均匀分布的反射金属抗板固定螺孔，反射金属抗板可通过螺栓进行多个角度的固定；所述可调式底盘和反射金属抗板分别通过不同的安装位置和不同安装角度，可前后、多角度固定反射金属抗板；所述圆柱型抗爆容器的底座用地脚螺栓固定。

所述管道加热器由电加热元件、导流板、筒体和直流稳压电源四部分组成，所述电加热元件均匀缠绕在爆炸管道上，其包括插入耐高温绝缘管内的电阻丝，以及紧密地填入在空隙部分具有良好绝缘性和导热性能的结晶氧化镁粉；所述筒体内安装所述导流隔板，电加热元件通过直流稳压电源使电阻丝发热，未被管道加热器包裹的部分，用陶瓷纤维毯进行包裹。

该装置还包括一可方便进行移动和拆除的伸缩式移动支架，所述伸缩式移动支架包括支架底座、固定杆、固定螺栓、滑动杆、U型托口和凹槽，所述伸缩式移动支架的滑动杆可沿凹槽上下滑动。

一种研究气体爆炸壁面效应的实验方法，其特征在于：包括利用上述的实验装置进行的气体爆炸壁面阻力效应或者气体爆炸壁面反射效应或者气体爆炸壁面热效应的实验；其中：

所述的气体爆炸壁面阻力效应实验，包括如下步骤：

步骤一：根据实验要求设计不同结构形式的弹簧式阻力壁面置于管道内，保证弹簧式阻力壁面与圆形爆炸管道内壁面紧密贴合；

步骤二：安装并调试实验装置，确保点火枪、高能点火器、各个压力传感器、各个数据采集器和同步控制系统处于正常状态；

步骤三：关闭圆柱型抗爆容器的延伸管上的阀门，保证爆炸管道具有良好的气密性，再将一定爆炸浓度的可燃气体通过混合气输入端口充入到管道内，静置约1-2min，使爆炸管道内可燃气体均匀分布；

步骤四：打开延伸管上的阀门，并立即触发高压点火器进行引爆，记录各数据采集仪爆炸过程中的各项数据；

步骤五：对爆炸管道进行吹扫，以待进行下一轮实验；

所述的气体爆炸壁面反射效应实验，包括如下步骤：

步骤一：根据实验要求设计不同高度和面积的反射金属抗板作为反射壁面，将反射金属抗板安装在圆柱型抗爆容器内的可调式底盘上，并通过可调式底盘调整反射金属抗板与圆形爆炸管道出口的距离和角度；

步骤二：安装并调试实验装置，确保点火枪、高能点火器、各个振动加速度传感器、各个数据采集器和同步控制系统处于正常状态；

步骤三：重复上述气体爆炸壁面阻力效应实验中的步骤三至步骤五；

所述的气体爆炸壁面热效实验，包括如下步骤：

步骤一：测量并记录环境温度；

步骤二：将管道加热器中的直流稳压电源打到一定值，根据实验需要确定爆炸管道加热时间；

步骤三：重复上述气体爆炸壁面阻力效应实验中的步骤二至步骤五。

上述方法中，可燃气体充入圆形爆炸管道方法为：用真空泵将爆炸管道抽成一定真空度，通过计算来控制配气仪的流量，得到所需浓度的可燃气体；爆炸管道内质量浓度为λ的可燃气体—空气混合气可以表示为：

式中，Q₁和Q₂分别为可燃气体和空气的单位时间流量值，τ₁和τ₂分别为可燃气体质量流量控制阀和空气质量流量控制阀的开口档位，t为充入可燃气体—空气混合气使真空状态的爆炸管道达到常压状态所需时间，V为爆炸管道的体积，δ为管道真空度；其中时间t又可表示为：

将公式(1)和(2)联立得：

其中：

本发明的有益效果是：

(1)本发明提供了一种研究气体爆炸壁面效应的实验装置及方法，并能够记录气体爆炸壁面阻力效应、壁面反射效应和壁面热效应的实验数据。

(2)本发明可人为控制三种壁面效应的实验条件，壁面阻力效应实验设计了一种多样性弹簧式阻力壁面，而且弹簧式阻力壁面可涂上不同的阻燃材料进行实验研究；壁面反射效应实验设计了多距离、多角度的金属抗板，并结合振动加速度传感器进行实验研究；壁面热效应实验设计了一种管道加热器，可控制不同加热速率来加热爆炸管道。

(3)本发明可将三种壁面效应进行组合研究，且实验装置具有较好的扩展性。

附图说明

图1是本发明的整体实验装置图。

图2是本发明整体实验装置的俯视示意图和管道加热器的结构示意图。

图3是本发明的弹簧式阻力壁面示意图。

图4是本发明的伸缩式移动支架正面图。

其中：1-圆柱型抗爆容器；2-泄压阀；3-第一封口法兰；4-火焰观测口；5-阀门；6-圆形爆炸管道；7-混合气输入端口；8-第二封口法兰；9-伸缩式移动支架；10-点火枪；11-高能点火器；12-第一压力传感器；13-第二压力传感器；14-第三压力传感器；15-第四压力传感器；16-压力数据采集器；17-第一振动加速度传感器；18-第二振动加速度传感器；19-第三振动加速度传感器；20-第四振动加速度传感器；21-振动加速度数据接收器；22-可调式底盘；23-反射金属抗板；24-管道加热器；25-可调式底盘固定螺孔；26-反射金属抗板固定螺孔；27-电加热元件(电阻丝)；28-导流板；29-筒体；30-直流稳压电源；31-弹簧式阻力壁面；32-支架底座；33-固定杆；34-固定螺栓；35-滑动杆；36-U型托口；37-凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明公开的一种研究气体爆炸壁面效应的实验装置及方法，整个实验装置的主体部分包括一圆柱型抗爆容器、一圆形爆炸管道、一数据采集装置和一伸缩式移动支架。在研究壁面效应的实验过程中，分别设计了弹簧式阻力壁面、反射金属抗板和管道加热器。爆炸装置的尺寸和抗爆容器的类型可任意选择，本发明以图1～4所示的实验装置为例，采用小尺寸的爆炸装置进行说明。

如图1所示，一种研究气体爆炸壁面效应的实验装置及方法的圆柱型抗爆容器1的底面是直径为20cm的圆，高为30cm，圆柱型抗爆容器1右侧中间位置的延伸管长为20cm，管径与爆炸管道直径相同。爆炸管道6为水平放置的圆形管道，每节管道长2m，管道直径5cm，密封法兰厚2cm。圆柱型抗爆容器1和爆炸管道6均采用厚度为1cm的16Mn的钢制成，圆柱型抗爆容器1顶部第一密封法兰3中间的火焰观测口4由厚度为1cm的石英玻璃制成，左侧底端设置一泄压阀，圆柱型抗爆容器延伸管口的正对位置和与其成90度圆心角的位置分别设置了两个压力传感器安装端口，延伸管上设有高压不锈钢球阀，耐压能力32MPa。圆柱型抗爆容器1底座高15cm，用地脚螺栓固定。爆炸管道6左端管口通过法兰与圆柱型抗爆容器1的右侧延伸管口相连，右侧管口通过第二密封法兰8进行密封，密封法兰上设置一点火装置安装端口，管道右侧上中线位置设置混合气体输入端口，两节爆炸管道上分别设置两个压力传感器安装端口，且分别靠近延伸管口的一端。

如图1～2所示，圆柱型抗爆容器1可打开，圆柱型抗爆容器1内底部设置七个可调式底盘固定螺孔，边上两个螺孔距离圆柱型抗爆容器内壁1cm，各螺孔间距3cm。可调式底盘22直径为6cm，其外边缘上的两个对应螺孔可与底部可调式底盘22固定螺孔对齐，用螺栓进行固定，可调式底盘22可通过螺栓固定在五个不同的位置(依次距离爆炸管道管口4cm、7cm、10cm、13cm、16cm和19cm)。可调式底盘22内边缘上有十二个均匀分布的反射金属抗板固定螺孔，反射金属抗板23可通过螺栓进行多个角度的固定(0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°)，反射金属抗板23的高度和反射板的面积也可任意设计。

爆炸装置的压力传感器安装端口上安装压力传感器，压力传感器采用CYG1401MF型压力变送器，量程0～5MPa，测量频率100KHz，压力传感器与压力数据采集器16相连，压力数据采集器16选用JV5231型多通道数据采集仪，最大采样速率20M，分辨率12bit；圆柱型抗爆容器1的压力传感器上设置振动加速度传感器，爆炸管道的压力传感器正对位置设置振动加速度传感器，振动加速度传感器采用DH103型压电式加速度传感器，最大测量加速度2×104m/s²量，振动加速度传感器与加速度传感器数据接收器21相连，振动加速度数据接收器21选用DEWE3020系列采集系统，最大采样频率为1MHz；点火装置安装端口上安装点火枪10，点火枪10与高能点火器11相连，高能点火器11选用XDH-6L的电子点火器，点火能量为6J，实验过程中可选用不同长度的点火枪实现不同位置的点火；高能点火器11、压力数据采集器16和振动加速度数据接收器21均与同步控制系统相连，同步控制器采用SK20型控制器。

爆炸管道6上安装管道加热器24，管道加热器24由电加热元件27、导流板28、筒体29和直流稳压电源30四部分组成。电热元件27选用Cr₂₀Ni₈₀电阻丝，直径0.4mm，镍铬合金丝是一种高性能的合金，是高电阻、电热合金，使用的温度范围较宽，抗氧化性能好。将电阻丝插入耐高温绝缘管内，空隙部分紧密地填入具有良好绝缘性和导热性能的结晶氧化镁粉，将其均匀缠绕在爆炸管道上，筒体内安装了导流隔板，电加热元件通过WYJ-5A30V型直流稳压电源使电阻丝发热，达到加热爆炸管道的效果，该直流稳压电源可调电压范围为0～30V，电流0～5A，未被管道加热器包裹的部分，用陶瓷纤维毯进行包裹。

如图3所示，弹簧式阻力壁面31由不同形状(圆形、方形、片形)和不同线径的钢丝做成不同节距的弹簧，同时可在弹簧式阻力壁面涂上不同性质的阻燃材料(卤化物阻燃涂料)，弹簧式阻力壁面与爆炸管道内壁面紧密贴合(弹簧式阻力壁面的外径稍大于爆炸管道内径)。

如图4所示，支撑爆炸管道的伸缩式移动支架9，该装置作为一辅助装置，在圆柱型抗爆容器1与圆形爆炸管道6的对接和两节爆炸管道之间的对接过程中，通过调节伸缩式移动支架9，达到快速搭建实验装置的目的。伸缩式移动支架9包括支架底座32、固定杆33、固定螺栓34、滑动杆35、U型托口36和凹槽37，滑动杆35可沿凹槽37上下滑动，通过选择合适的高度，用固定螺栓进行固定，且在实验过程中，可方便进行移动和拆除。

一种研究气体爆炸壁面效应的实验装置及方法，可进行气体爆炸壁面阻力效应、壁面反射效应和壁面热效应的实验研究。实验过程中保证爆炸管道的气密性以及充入可燃气体的方法如下：

保证爆炸管道气密性的方法：安装并调试实验装置，确保点火枪、高能点火器、压力传感器、数据采集器和同步控制系统处于良好状态，关闭圆柱型抗爆容器右侧延伸管上的阀门，开启压力传感器监视窗口，将真空泵与管道右侧混合器输入端口相连，抽成一定真空度后，关闭爆炸管道右侧混合器输入端口上的阀门，通过观察压力传感器监视窗口的压力波动情况来保证管道的气密性，如监视窗口压力未下降，说明密封性良好。

可燃气体充入爆炸管道方法：用真空泵将爆炸管道抽成一定真空度，通过计算来控制配气仪的流量，得到所需浓度的可燃气体。假设以丙烷—空气混合气作为实验用气，那么要得到爆炸管道内质量浓度为λ的丙烷—空气混合气可以表示为：

式中，Q₁和Q₂分别为丙烷和空气的单位时间流量值，τ₁和τ₂分别为丙烷质量流量控制阀和空气质量流量控制阀的开口档位，t为充入丙烷—空气混合气使真空状态的爆炸管道达到常压状态所需时间，V为爆炸管道的体积，δ为管道真空度。其中时间t又可表示为：

将公式(1)和(2)联立得：

其中：

本实验装置的三种实验操作具体如下：

(1)气体爆炸壁面阻力效应实验研究：实验前，设计不同结构形式的弹簧式阻力壁面作为本实验的阻力壁面置于管道内，弹簧式阻力壁面由不同形状大小的钢丝做成不同节距的弹簧，同时可在弹簧式阻力壁面涂上不同性质的阻燃材料，但必须保证弹簧式阻力壁面与爆炸管道内壁面紧密贴合。实验过程中，安装并调试实验装置，确保点火枪、高能点火器、压力传感器、数据采集器和同步控制系统处于良好状态；研究密闭管道内气体爆炸壁面阻力效应时，关闭圆柱型抗爆容器右侧延伸管上的阀门，保证爆炸管道具有良好的气密性，将一定爆炸浓度的可燃气体通过混合气输入端口充入到管道内，静置约1min，使爆炸管道内可燃气体均匀分布；触发高压点火器进行引爆，各数据采集仪记录爆炸过程中的各项数据。试验后，对爆炸管道进行吹扫，进行下一轮实验。研究开口管道内气体爆炸壁面阻力效应时，圆柱型抗爆容器中不安装反射金属抗板，实验过程中，当可燃气体静置完毕，打开圆柱型抗爆容器右侧延伸管道上的阀门，立即触发高压点火器进行引爆。其他步骤按密闭管道内气体爆炸壁面阻力效应的实验方法进行操作。将所述加入弹簧式阻力壁面的内壁面粗糙程度定义为e，研究爆炸压力通过距离l的爆炸管道压降随粗糙程度的变化关系：ΔP～e。

(2)气体爆炸壁面反射效应实验研究：实验前，设计不同高度和面积的反射金属抗板作为反射壁面，将反射金属抗板安装在圆柱型抗爆容器内可调式底盘上，通过可调式底盘调整反射金属抗板与爆炸管道出口的距离和角度，研究爆炸冲击波与不同距离和不同角度的反射金属抗板刚性壁面作用后，比较分析爆炸装置上各处压力传感器和振动加速度传感器所采集的数据。在实验过程中，将振动加速度传感器安装在相应爆炸装置上，数据接收器与同步控制系统相连。其他步骤按开口管道内气体爆炸壁面阻力效应的实验方法进行操作。研究反射金属抗板的距离L、高度H、面积S和安装角度θ与爆炸压力P和振动加速度Γ的关系：(P,Γ)～(L,H,S,θ)。

(3)气体爆炸壁面热效应实验研究：实验前，测量并记录环境温度，爆炸管道裸露部分用陶瓷纤维毯进行包裹。实验过程中，打开直流稳压电源，根据实验爆炸管道加热量和公式Q＝I²Rt来调控直流稳压电源，充入可燃气体，其他步骤按管道内气体爆炸壁面阻力效应的实验方法进行操作。研究不同加热功率W与爆炸压力P的关系：P～W。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种研究气体爆炸壁面效应的实验装置，其特征在于：它包括一爆炸装置和一参数采集装置；

所述爆炸装置包括一圆柱型抗爆容器(1)和一圆形爆炸管道(6)，所述圆柱型抗爆容器(1)的底端设置一泄压阀(2)，壁面设置两个压力传感器安装端口，顶部设置预留口、并用第一密封法兰(3)进行密封，第一密封法兰上设置一火焰观测口(4)，圆柱型抗爆容器的侧部壁面上设置有延伸管，延伸管上设有阀门(5)，圆柱型抗爆容器的内部设置有用于安装反射金属抗板(23)的可调式底盘(22)；所述圆形爆炸管道(6)由两节相同管道通过法兰连接组成，圆形爆炸管道(6)的一端管口通过法兰与所述圆柱型抗爆容器(1)的延伸管管口相连，另一端管口通过第二密封法兰(8)进行密封、并且该端口一侧的上方位置设置有混合气体输入端口(7)，所述第二密封法兰(8)上设置一点火装置安装端口，该端口上安装点火枪(10)，点火枪(10)与高能点火器(11)相连，所述圆形爆炸管道(6)上设置有管道加热器(24)，并且在其两节管道上设置两个压力传感器安装端口，该压力传感器安装端口上安装压力传感器；

所述参数采集装置包括四个压力传感器，其中第一压力传感器(12)的安装点正对所述圆柱型抗爆容器的延伸管管口，第二压力传感器(13)的安装点与第一压力传感器(12)的安装点呈90度的圆心角，第三压力传感器(14)和第四压力传感器(15)分别单独安装在所述圆形爆炸管道的两节管道上且靠近所述延伸管管口的一端处，所述的第一压力传感器(12)、第二压力传感器(13)、第三压力传感器(14)和第四压力传感器(15)均分别与压力数据采集器(16)相连，在第一压力传感器(12)和第二压力传感器(13)的同一位置上设置有第一振动加速度传感器(17)和第二振动加速度传感器(18)，在第三压力传感器(14)和第四压力传感器(15)的正对位置安装有第三振动加速度传感器(19)和第四振动加速度传感器(20)，所述的第一振动加速度传感器(17)、第二振动加速度传感器(18)、第三振动加速度传感器(19)和第四振动加速度传感器(20)均分别与振动加速度数据接收器(21)相连，所述高能点火器(11)、压力数据采集器(16)和振动加速度数据接收器(21)连接至同步控制系统；

所述圆形爆炸管道(6)内设有可拆卸式弹簧式阻力壁面(31)，所述弹簧式阻力壁面(31)为由不同形状和大小的钢丝做成不同节距的弹簧，弹簧式阻力壁面(31)与圆形爆炸管道(6)内壁面紧密贴合；

所述管道加热器(24)由电加热元件(27)、导流板(28)、筒体(29)和直流稳压电源(30)四部分组成，所述电加热元件(27)均匀缠绕在爆炸管道上，其包括插入耐高温绝缘管内的电阻丝，以及紧密地填入在空隙部分具有良好绝缘性和导热性能的结晶氧化镁粉；所述筒体(29)内安装所述导流板(28)，电加热元件通过直流稳压电源使电阻丝发热，未被管道加热器(24)包裹的部分，用陶瓷纤维毯进行包裹。

2.根据权利要求1所述的一种研究气体爆炸壁面效应的实验装置，其特征在于：所述圆柱型抗爆容器(1)可打开，其底部设置七个呈直线分布的可调式底盘固定螺孔(25)，所述可调式底盘(22)通过螺栓固定在五个不同的位置，可调式底盘(22)上有十二个均匀分布的反射金属抗板固定螺孔(26)，反射金属抗板(23)可通过螺栓进行多个角度的固定；所述可调式底盘(22)和反射金属抗板(23)分别通过不同的安装位置和不同安装角度，可前后、多角度固定反射金属抗板；所述圆柱型抗爆容器(1)的底座用地脚螺栓固定。

3.根据权利要求1所述的一种研究气体爆炸壁面效应的实验装置，其特征在于：还包括一可方便进行移动和拆除的伸缩式移动支架(9)，所述伸缩式移动支架(9)包括支架底座(32)、固定杆(33)、固定螺栓(34)、滑动杆(35)、U型托口(36)和凹槽(37)，所述伸缩式移动支架的滑动杆(35)可沿凹槽(37)上下滑动。

4.一种研究气体爆炸壁面效应的实验方法，其特征在于：包括利用权利要求1-3任一项所述的实验装置进行的气体爆炸壁面阻力效应或者气体爆炸壁面反射效应或者气体爆炸壁面热效应的实验；

所述的气体爆炸壁面阻力效应实验，包括如下步骤：

步骤一：根据实验要求设计不同结构形式的弹簧式阻力壁面置于管道内，保证弹簧式阻力壁面与圆形爆炸管道内壁面紧密贴合；

步骤二：安装并调试实验装置，确保点火枪、高能点火器、各个压力传感器、各个数据采集器和同步控制系统处于正常状态；

步骤三：关闭圆柱型抗爆容器的延伸管上的阀门，保证爆炸管道具有良好的气密性，再将一定爆炸浓度的可燃气体通过混合气输入端口充入到管道内，静置约1-2min，使爆炸管道内可燃气体均匀分布；

步骤四：打开延伸管上的阀门，并立即触发高压点火器进行引爆，记录各数据采集仪爆炸过程中的各项数据；

步骤五：对爆炸管道进行吹扫，以待进行下一轮实验；

所述的气体爆炸壁面反射效应实验，包括如下步骤：

步骤一：根据实验要求设计不同高度和面积的反射金属抗板作为反射壁面，将反射金属抗板安装在圆柱型抗爆容器内的可调式底盘上，并通过可调式底盘调整反射金属抗板与圆形爆炸管道出口的距离和角度；

步骤二：安装并调试实验装置，确保点火枪、高能点火器、各个振动加速度传感器、各个数据采集器和同步控制系统处于正常状态；

步骤三：重复上述气体爆炸壁面阻力效应实验中的步骤三至步骤五；

所述的气体爆炸壁面热效实验，包括如下步骤：

步骤一：测量并记录环境温度；

步骤二：将管道加热器中的直流稳压电源打到一定值，根据实验需要确定爆炸管道加热时间；

步骤三：重复上述气体爆炸壁面阻力效应实验中的步骤二至步骤五。

5.根据权利要求4所述的一种研究气体爆炸壁面效应的实验方法，其特征在于：可燃气体充入圆形爆炸管道方法为：用真空泵将爆炸管道抽成一定真空度，通过计算来控制配气仪的流量，得到所需浓度的可燃气体；爆炸管道内质量浓度为λ的可燃气体—空气混合气可以表示为：

$\frac{Q_1{\mathrm{\τ}}_{1}t}{Q_1{\mathrm{\τ}}_{1}t+Q_2{\mathrm{\τ}}_{2}t+(1-\mathrm{\δ})V}=\mathrm{\λ}---\left(1\right)$

式中，Q₁和Q₂分别为可燃气体和空气的单位时间流量值，τ₁和τ₂分别为可燃气体质量流量控制阀和空气质量流量控制阀的开口档位，t为充入可燃气体—空气混合气使真空状态的爆炸管道达到常压状态所需时间，V为爆炸管道的体积，δ为管道真空度；其中时间t又可表示为：

$\frac{\mathrm{\δ}V}{Q_1{\mathrm{\τ}}_1+Q_2{\mathrm{\τ}}_2}=t---\left(2\right)$

将公式(1)和(2)联立得：

$K=\frac{Q_2}{Q_1}\frac{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\δ}-\mathrm{\λ}}---\left(3\right)$

其中：