CN109856184A - 蓄水条件下约束空间可燃气体爆炸流场测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓄水条件下约束空间可燃气体爆炸流场测试装置及方法，包括管道系统、供水系统、配气系统、点火控制系统、数据采集系统五部分；管道系统由五段管道依次连接形成一个密闭约束空间，在每段管道顶部中心位置分别安装一对压力传感器和温度传感器，端部四段管道为钢质材料，并在每段管道正前方中心位置安装圆形透明视窗，中间段管道为透明防爆玻璃，对应圆形透明视窗和透明防爆玻璃的位置设有高速摄像机。能够开展约束空间内蓄水和可燃气体共存条件下的气体爆炸实验，并能实现爆炸压力、温度和火焰的过程监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种可燃气体爆炸流场测试技术，尤其涉及一种蓄水条件下约束空间可 燃气体爆炸流场测试装置及方法。
背景技术
气体爆炸研究在安全工程领域中地位凸显，尤其是涉及城市公共基础设施风险评估、安全防护等问题时受到社会重点关注。目前约束空间气体爆炸是研究的热点，但是 对约束空间内气体爆炸灾变演化过程、灾害防治技术等研究滞后，而且近年来发生的一 系列城市地下约束空间气体爆炸事故，均属于爆炸性气体和蓄水共存约束空间内发生的 气体爆炸事故。
当前，研究者开展了约束空间内细水雾对可燃气体爆炸特性的影响，然而市政排污 空间是一个由可燃气体、蓄水共存的综合系统，在爆炸过程中蓄水存在形式及作用方式与以往研究中的细水雾存在根本区别，而且针对蓄水条件下约束空间内可燃气体爆炸尚未有相应的测试装置和方法，制约了开展城市地下约束空间内气体爆炸致灾机理及安全防护等方面的研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种蓄水条件下约束空间可燃气体爆炸流场测试装置及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的蓄水条件下约束空间可燃气体爆炸流场测试装置及方法，包括管道系统、 供水系统、配气系统、点火控制系统、数据采集系统五部分；
所述管道系统由第一段管道、第二段管道、第三段管道、第四段管道、第五段管道依次连接形成一个密闭约束空间，在每段管道顶部中心位置分别安装一对压力传感器和温度传感器，所述第一段管道、第二段管道、第四段管道和第五段管道为钢质材料，并 在每段管道正前方中心位置安装圆形透明视窗，所述第三段管道为透明防爆玻璃，对应 所述圆形透明视窗和透明防爆玻璃的位置设有高速摄像机。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的蓄水条件下约束空间 可燃气体爆炸流场测试装置及方法，能够开展约束空间内蓄水和可燃气体共存条件下的 气体爆炸实验，并能实现爆炸压力、温度和火焰的过程监测。
附图说明
图1为本发明实施例提供的蓄水条件下约束空间可燃气体爆炸流场测试装置及方法结 构示意图。
图中：
1-第一段管道；2-第二段管道；3-第三段管道；4-第四段管道；5-第五段管道；6-压力传感器和温度传感器；7-圆形透明视窗；8-高速摄像机；9-透明防爆玻璃；10-点火 杆；11-压力表；12-注水口/放水口；13-阀门；14-真空泵；15-阀门；16-可燃气体气瓶； 17-阀门；18-水箱；19-计算机；20-点火系统；21-压力温度采集系统；22-火焰采集系 统。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容 属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明的蓄水条件下约束空间可燃气体爆炸流场测试装置，其较佳的具体实施方式 如图1所示：
包括管道系统、供水系统、配气系统、点火控制系统、数据采集系统五部分；
所述管道系统由第一段管道1、第二段管道2、第三段管道3、第四段管道4、第五段管道5依次连接形成一个密闭约束空间，在每段管道顶部中心位置分别安装一对压力传感器和温度传感器6，所述第一段管道1、第二段管道2、第四段管道4和第五段管道5为钢质 材料，并在每段管道正前方中心位置安装圆形透明视窗7，所述第三段管道3为透明防爆 玻璃9，对应所述圆形透明视窗7和透明防爆玻璃9的位置设有高速摄像机8。
所述供水系统包括水箱18，所述水箱18通过阀门17与设在所述管道系统上的注水口/ 放水口12连接。
所述配气系统包括压力表11、真空泵14、可燃气体气瓶16，所述真空泵14和可燃气体气瓶16分别通过阀门与所述第五段管道5连接，所述压力表11设于所述第一段管道1 上。
所述点火控制系统包括计算机19、点火系统20和点火杆10，所述点火杆10装于所述 第一段管道1上，并通过所述点火系统20与所述计算机19连接。
所述数据采集系统包括压力温度采集系统21和火焰采集系统22，所述高速摄像机8通 过所述火焰采集系统22与所述计算机19连接，所述压力传感器和温度传感器6通过所述压 力温度采集系统21与所述计算机19连接。
所述管道系统承压不低于2MPa，每段管道长0.8m，管道截面为方形，其边长为0.1m，所述圆形透明视窗7直径为3cm。
上述的蓄水条件下约束空间可燃气体爆炸流场测试装置进行测试的方法，包括步骤：
A、测试装置安装与调试：安装并连接管道系统、供水系统、配气系统、点火控制系统、数据采集系统，对各部分进行调试，确保管道密封良好并保证各系统能够正常运 行；
B、管道内注水：开启阀门17，将水箱18内的水通过注水口/放水口12注入到管道内，通过观察透明防爆玻璃9确定注水量，当达到预定注水量时关闭阀门17停止注水；
C、管道内抽真空：开启阀门13，启动真空泵14，对管道系统进行抽真空，通过压 力表11观察管道内压力变化，当达到设定压力时停止真空泵14并关闭阀门13，抽真空结 束；
D、管道内配气：开启阀门15，基于分压法将可燃气体气瓶16内的气体充入管道内，通过压力表11观察管道内压力变化，当达到预定压力时关闭阀门15，将管道静置一 段时间，保证可燃气体与管道内空气充分混合，并均匀分布在管道内；
E、点火：通过计算机19控制点火系统20，设置一定的点火能量、点火延迟时间， 使点火杆10高压放电产生电火花，点燃管道内的可燃气体；
F、数据采集：点火后，通过计算机19、压力温度采集系统21、压力传感器和温度传感器6采集各段管道的爆炸压力和温度数据，通过计算机19、火焰采集系统22、高速摄像 机8采集爆炸火焰传播到圆形透明视窗7、透明防爆玻璃9时的数据，并将采集的数据保存 到计算机19；
G、关闭电源和测试系统；
H、管道放水：开启阀门17，将爆炸后管道内残留蓄水排空；
I、数据分析：对计算机19记录的爆炸压力、温度、火焰数据进行整理和分析。
本发明的蓄水条件下约束空间可燃气体爆炸流场测试装置及方法，能够开展约束空 间内蓄水和可燃气体共存条件下的气体爆炸实验，并能实现爆炸压力、温度和火焰的过程监测。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替 换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的 保护范围为准。
Claims (7)
1.一种蓄水条件下约束空间可燃气体爆炸流场测试装置，其特征在于，包括管道系统、供水系统、配气系统、点火控制系统、数据采集系统五部分；
所述管道系统由第一段管道(1)、第二段管道(2)、第三段管道(3)、第四段管道(4)、第五段管道(5)依次连接形成一个密闭约束空间，在每段管道顶部中心位置分别安装一对压力传感器和温度传感器(6)，所述第一段管道(1)、第二段管道(2)、第四段管道(4)和第五段管道(5)为钢质材料，并在每段管道正前方中心位置安装圆形透明视窗(7)，所述第三段管道(3)为透明防爆玻璃(9)，对应所述圆形透明视窗(7)和透明防爆玻璃(9)的位置设有高速摄像机(8)。
2.根据权利要求1所述的蓄水条件下约束空间可燃气体爆炸流场测试装置，其特征在于，所述供水系统包括水箱(18)，所述水箱(18)通过阀门(17)与设在所述管道系统上的注水口/放水口(12)连接。
3.根据权利要求2所述的蓄水条件下约束空间可燃气体爆炸流场测试装置，其特征在于，所述配气系统包括压力表(11)、真空泵(14)、可燃气体气瓶(16)，所述真空泵(14)和可燃气体气瓶(16)分别通过阀门与所述第五段管道(5)连接，所述压力表(11)设于所述第一段管道(1)上。
4.根据权利要求3所述的蓄水条件下约束空间可燃气体爆炸流场测试装置，其特征在于，所述点火控制系统包括计算机(19)、点火系统(20)和点火杆(10)，所述点火杆(10)装于所述第一段管道(1)上，并通过所述点火系统(20)与所述计算机(19)连接。
5.根据权利要求4所述的蓄水条件下约束空间可燃气体爆炸流场测试装置，其特征在于，所述数据采集系统包括压力温度采集系统(21)和火焰采集系统(22)，所述高速摄像机(8)通过所述火焰采集系统(22)与所述计算机(19)连接，所述压力传感器和温度传感器(6)通过所述压力温度采集系统(21)与所述计算机(19)连接。
6.根据权利要求5所述的蓄水条件下约束空间可燃气体爆炸流场测试装置，其特征在于，所述管道系统承压不低于2MPa，每段管道长0.8m，管道截面为方形，其边长为0.1m，所述圆形透明视窗(7)直径为3cm。
7.一种权利要求1至6任一项所述的蓄水条件下约束空间可燃气体爆炸流场测试装置进行测试的方法，其特征在于，包括步骤：
A、测试装置安装与调试：安装并连接管道系统、供水系统、配气系统、点火控制系统、数据采集系统，对各部分进行调试，确保管道密封良好并保证各系统能够正常运行；
B、管道内注水：开启阀门(17)，将水箱(18)内的水通过注水口/放水口(12)注入到管道内，通过观察透明防爆玻璃(9)确定注水量，当达到预定注水量时关闭阀门(17)停止注水；
C、管道内抽真空：开启阀门(13)，启动真空泵(14)，对管道系统进行抽真空，通过压力表(11)观察管道内压力变化，当达到设定压力时停止真空泵(14)并关闭阀门(13)，抽真空结束；
D、管道内配气：开启阀门(15)，基于分压法将可燃气体气瓶(16)内的气体充入管道内，通过压力表(11)观察管道内压力变化，当达到预定压力时关闭阀门(15)，将管道静置一段时间，保证可燃气体与管道内空气充分混合，并均匀分布在管道内；
E、点火：通过计算机(19)控制点火系统(20)，设置一定的点火能量、点火延迟时间，使点火杆(10)高压放电产生电火花，点燃管道内的可燃气体；
F、数据采集：点火后，通过计算机(19)、压力温度采集系统(21)、压力传感器和温度传感器(6)采集各段管道的爆炸压力和温度数据，通过计算机(19)、火焰采集系统(22)、高速摄像机(8)采集爆炸火焰传播到圆形透明视窗(7)、透明防爆玻璃(9)时的数据，并将采集的数据保存到计算机(19)；
G、关闭电源和测试系统；
H、管道放水：开启阀门(17)，将爆炸后管道内残留蓄水排空；
I、数据分析：对计算机(19)记录的爆炸压力、温度、火焰数据进行整理和分析。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190607 |