CN105842283A - 一种测定可燃性气体爆炸极限的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测定可燃性气体爆炸极限的装置，所述的装置是由高压振荡电路(1)、放电板(2)、集气容器(3)和导线(4)组成；两根导线(4)一端连接高压振荡电路(1)，另一端穿过放电板(2)，相对立于放电板(2)上；集气容器(3)内收集可燃性气体后，放电板(2)盖在集气容器(3)上进行放电，引爆气体。本发明的装置是用排水法收集可燃性气体，能够观察到收集气体的量，通过多次实验可以测量可燃性气体的爆炸极限。本发明应用尖端放电原理引爆气体，可以与爆炸点保持安全距离，避免了火柴点燃气体时容易发生的危险。本发明的装置具有简单、方便，易于操作，成本低的优点，可以满足中学化学实验中可燃性气体性质研究的需求。

Description

一种测定可燃性气体爆炸极限的装置
技术领域
本发明涉及化学实验仪器技术领域，具体涉及一种测定可燃性气体爆炸极限的装置。
背景技术
可燃性气体是指能够与空气(或氧气)在一定的浓度范围内均匀混合形成预混气，遇到火源会发生爆炸的、燃烧过程中释放出大量能量的气体。可燃气体种类很多，如氢气、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、丁烯、乙炔、丙炔、丁炔、硫化氢、磷化氢等。
爆炸极限也称爆炸浓度极限，是指可燃物质(可燃气体、蒸气和粉尘)与空气(或氧气)必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限。
在初中化学教材中有涉及可燃性气体爆炸和氢气爆炸的内容，其中用于验证可燃性气体跟空气的混合物遇到明火发生爆炸的实验装置是用一个小盒，上端挖一个孔，收集气体，然后用火柴在小孔处点燃。该实验装置存在以下缺点：
1、用小盒收集气体时，不知道收集的气体的量，就无法验证在多少浓度范围内可燃性气体会发生爆炸，也就是无法测得可燃性气体的爆炸极限。
2、用火柴点燃时，发生爆炸，很容易发生危险。
中国专利CN104680908A中公开了一种气爆炸实验装置，包括有第一容器，所述第一容器放置在底板上，在所述底板上装有伸入所述第一容器内的输气管，在所述第一容器下部设有两根分别与脉冲点火装置的高压信号脉冲输出端和地线端相连接的第一引爆线；所述底板于所述第一容器一侧固定装有第二容器，在所述第二容器的顶部活动装有盖体；在所述第二容器的下部设有两根分别与所述脉冲点火装置的所述高压信号脉冲输出端和所述地线端相连接的第二引爆线。与现有技术相比，本发明可以安全、方便地进行可燃性气体爆炸和氢气爆炸演示的气爆炸实验装置。该实验装置虽然相对于初中化学教材中的装置更加安全，但是它仍然无法测定可燃性气体的爆炸极限。
而且随着工业生产的深度发展，在生产、使用、储存场所，由于可燃性气体火灾爆炸事故的发生，给人们生命财产带来了极大危害，因此深入研究可燃性气体的爆炸特性，对于控制和预防由此引发的事故，显得极其必要。
中国专利CN101726573A中公开了一种可燃性气体爆炸实验系统，包括一管状爆炸测试筒，所述的爆炸测试筒横向架设于一支架上，爆炸测试筒的前端开口和后端开口均设有将开口密封的防爆膜；所述的爆炸测试筒与一向筒内腔注入常温常压的可燃气体的供气装置连接，所述的爆炸测试筒上设有感应筒内压力的压力传感器、监测筒内可燃气体浓度的监测器和点燃筒内气体的点火器，所述的压力传感器与筒内压力值的显示模块连接。该装置虽然能较好的测定可燃气体的爆炸极限，但是其结构复杂，成本昂贵，对于作为教学实验仪器来说，太过复杂，不利于学生动手操作，而且价格昂贵，对一般学校无法负担的起。因此研究一种简单、易行的用于测定可燃性气体的爆炸极限的实验装置就非常有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测定可燃性气体爆炸极限的装置，用以解决现有的教学实验用可燃性气体爆炸极限测定装置存在的缺点。
为实现上述目的，本发明方法采取以下技术方案：
本发明的测定可燃性气体爆炸极限的装置是由高压振荡电路、放电板、集气容器和导线组成；两根导线一端连接高压振荡电路，另一端穿过放电板，相对立于放电板上；集气容器内收集可燃性气体后，放电板盖在集气容器上进行放电，引爆气体。
所述的高压振荡电路是由变压线圈，三极管、电容二极管和电池连接而成。
所述的放电板是有机玻璃板，其上钻有两个小孔，用于导线穿过。
所述的集气容器是塑料杯，上面标有刻度。
两根导线一端连接压振荡电路，另一端磨尖后，相对立于放电板上。
本发明的装置用于测定可燃性气体爆炸极限的方法的具体步骤如下：
(a)将集气容器倒放在水槽中，使集气容器充入定量水并含有设定体积的空气；
(b)向集气容器通入可燃性气体，可燃性气体排出集气容器的水，当集气容器中达到预定体积的可燃性气体后，停止通可燃性气体，停止排水；
(c)在水槽内，将放电板盖到集气容器口上，使放电板上的导线处于集气容器内；
(d)将集气容器和放电板拿出水面，使导线处于集气容器的混合气体中；
(e)打开高压振荡电路，使处于混合气体中的导线进行放电，观察是否引爆混合气体；
(f)重复步骤(a)-(e)，设置不同的空气和可燃性气体的比例，从而测定可燃性气体的爆炸极限。
本发明具有如下优点：
1、本发明的测定可燃性气体爆炸极限的装置是用排水法收集可燃性气体，能够观察到收集气体的量，通过多次实验可以验证可燃性气体在多少浓度范围内会发生爆炸，从而测量可燃性气体的爆炸极限。
2、本发明应用尖端放电原理引爆气体，可以与爆炸点保持安全距离，避免了火柴点燃气体时容易发生的危险。
3、本发明的测定可燃性气体爆炸极限的装置具有简单、方便，易于操作，成本低的优点，可以满足中学化学实验中有关可燃性气体性质研究的实验需求。
附图说明
图1是本发明的测定可燃性气体爆炸极限的装置的结构示意图；
图中，1-高压振荡电路、2-放电板、3-集气容器、4-导线。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示：本发明的测定可燃性气体爆炸极限的装置是由高压振荡电路1、放电板2、集气容器3和导线4组成；两根导线4一端连接高压振荡电路1，另一端穿过放电板2，相对立于放电板2上；集气容器3内收集可燃性气体后，放电板2盖在集气容器3上进行放电，引爆气体。
高压振荡电路1是由变压线圈，三极管、电容二极管和电池连接而成。
放电板2是有机玻璃板，其上钻有两个小孔，用于导线4穿过。
集气容器3是塑料杯，上面标有刻度。
两根导线一端连接压振荡电路1，另一端磨尖后，相对立于放电板2上。
实施例1测定氢气的爆炸极限
利用本发明的装置测定氢气爆炸极限的方法的具体步骤如下：
(a)将集气容器倒放在水槽中，使集气容器充入定量水并含有设定体积的空气；
(b)向集气容器通入氢气，氢气排出集气容器的水，当集气容器中达到预定体积的氢气后，停止通氢气，停止排水；
(c)在水槽内，将放电板2盖到集气容器3口上，使放电板2上的导线4处于集气容器3内；
(d)将集气容器3和放电板2拿出水面，使导线4处于集气容器3的混合气体中；
(e)打开高压振荡电路1，使处于混合气体中的导线4进行放电，观察是否引爆混合气体；
(f)重复步骤(a)-(e)，设置不同的空气和氢气的比例，从而测定氢气的爆炸极限。
经测定氢与空气混合物的爆炸极限为5％～75％，而氢气的实际爆炸极限为4％～75％，非常接近，由于本试验中是按照每次5％的比例进行实验的，所以导致下限的4％测定结果是5％，这是在实验合理的误差范围内的。
实施例2一氧化碳爆炸极限的测定
利用本发明的装置测定一氧化碳爆炸极限的方法的具体步骤如下：
(a)将集气容器倒放在水槽中，使集气容器充入定量水并含有设定体积的空气；
(b)向集气容器通入一氧化碳，一氧化碳排出集气容器的水，当集气容器中达到预定体积的一氧化碳后，停止通一氧化碳，停止排水；
(c)在水槽内，将放电板2盖到集气容器3口上，使放电板2上的导线4处于集气容器3内；
(d)将集气容器3和放电板2拿出水面，使导线4处于集气容器3的混合气体中；
(e)打开高压振荡电路1，使处于混合气体中的导线4进行放电，观察是否引爆混合气体；
(f)重复步骤(a)-(e)，设置不同的空气和一氧化碳的比例，从而测定一氧化碳的爆炸极限。
经测定一氧化碳与空气混合的爆炸极限为15％～75％。而一氧化碳的实际爆炸极限为12.5％～74％，实验结果非常接近，由于本试验中是按照每次5％的比例进行实验的，所以导致下限的12.5％测定结果是15％，另外上限的74％测定为75％这是在实验合理的误差范围内的。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种测定可燃性气体爆炸极限的装置，其特征在于：所述的测定可燃性气体爆炸极限的装置是由高压振荡电路(1)、放电板(2)、集气容器(3)和导线(4)组成；两根导线(4)一端连接高压振荡电路(1)，另一端穿过放电板(2)，相对立于放电板(2)上；集气容器(3)内收集可燃性气体后，放电板(2)盖在集气容器(3)上进行放电，引爆气体。
2.如权利要求1所述的测定可燃性气体爆炸极限的装置，其特征在于：所述的高压振荡电路(1)是由变压线圈，三极管、电容二极管和电池连接而成。
3.如权利要求1所述的测定可燃性气体爆炸极限的装置，其特征在于：所述的放电板(2)是有机玻璃板，其上钻有两个小孔，用于导线(4)穿过。
4.如权利要求1所述的测定可燃性气体爆炸极限的装置，其特征在于：所述的集气容器(3)是塑料杯，上面标有刻度。
5.如权利要求1所述的测定可燃性气体爆炸极限的装置，其特征在于：两根导线一端连接压振荡电路(1)，另一端磨尖后，相对立于放电板(2)上。
6.一种利用如权利要求1-5任一项所述的装置测定可燃性气体爆炸极限的方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：
(a)将集气容器(3)倒放在水槽中，使集气容器(3)充入定量水并含有设定体积的空气；
(b)向集气容器(3)通入可燃性气体，可燃性气体排出集气容器(3)的水，当集气容器(3)中达到预定体积的可燃性气体后，停止通可燃性气体，停止排水；
(c)在水槽内，将放电板(2)盖到集气容器(3)口上，使放电板(2)上的导线(4)处于集气容器(3)内；
(d)将集气容器(3)和放电板(2)拿出水面，使导线(4)处于集气容器(3)的混合气体中；
(e)打开高压振荡电路(1)，使处于混合气体中的导线(4)进行放电，观察是否引爆混合气体；
(f)重复步骤(a)-(e)，设置不同的空气和可燃性气体的比例，从而测定可燃性气体的爆炸极限。
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