CN113447526A - 管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置及方法，涉及工业粉尘燃烧技术领域，以解决现有技术中无法研究除尘管道内堆积粉尘着火蔓延特性参数测试的实验装置的问题。该测试装置包括管道系统、风机系统、点火系统、数据采集系统和视频监控系统，管道系统的部分区域形成有透明视窗，管道系统的一端与外界连通，另一端与风机系统连接，点火系统用于引燃管道系统内的粉尘层，数据采集系统安装在管道系统上且能采集管道系统内的数据，视频监控系统设置于透明视窗外侧用于监控管道系统内部的粉尘层燃烧情况，数据采集系统和视频监控系统均与计算机处理器连接。
Description
技术领域
本发明涉及工业粉尘燃烧技术领域，尤其是涉及一种管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置及方法。
背景技术
粉尘层着火蔓延特性是粉尘爆炸特性的参数之一，对研究粉尘爆炸灾害演化及作用机理尤为重要。在研究粉尘层着火蔓延特性中，粉尘燃烧速率作为评估粉尘燃烧爆炸危险性的潜在参数，被定义为火焰沿粉尘层移动的速度，由火焰蔓延过程中火焰前缘的位移和流逝的时间确定，燃烧相同距离所用的时间越短，粉尘危险等级越高，形成灾害的风险越大。目前，针对粉尘层燃烧速率的测定，我国有现行标准《危险品易燃固体燃烧速率试验方法》(GB/T 21618-2008)。为探究可燃粉尘层着火蔓延特性，相关学者开展了研究。苑春苗提出了一种粉尘层火蔓延行为的观测试验装置及方法，并开展了堆积粉尘层着火蔓延特性参数的测试。蔡景治通过自制的粉尘层火蔓延实验装置，研究了微米和纳米钛粉尘层火蔓延速率变化规律。王浩采用了固体燃烧速率试验仪，观察彩虹粉堆垛火焰是否能传递并计算火焰燃烧速率，对彩虹粉燃烧能力进行初步甄别。然而，当前尚缺少除尘管道内堆积粉尘着火蔓延特性参数测试的实验装置，且现有研究未充分考虑实际除尘管道内不同初始风速与温度耦合的情况。
基于此，在传统的易燃固体燃烧速率试验方法基础上，设置了通风管道，通过风机送风控制初始风速与温度，同时借助高速摄像拍摄粉尘层燃烧全过程的形态变化，进而提出一种管道内风速与温度可调的粉尘层着火蔓延特性测试装置及方法，记录管道内堆积粉尘层燃烧发展全过程，实现通风管道内粉尘层着火蔓延过程的可视化，有效弥补管道内粉尘层着火蔓延特性研究的不足，为评估粉尘燃烧爆炸危险性提供依据。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种粉尘层阴燃诱发粉尘云爆炸的测试装置及测试方法，以解决现有技术中无法研究除尘管道内堆积粉尘着火蔓延特性参数测试的实验装置的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置，包括管道系统、风机系统、点火系统、数据采集系统和视频监控系统，所述管道系统的部分区域形成有透明视窗，所述管道系统的一端与外界连通，另一端与所述风机系统连接，所述点火系统用于引燃所述管道系统内的粉尘层，所述数据采集系统安装在所述管道系统上且能采集所述管道系统内的数据，所述视频监控系统设置于所述透明视窗外侧用于监控所述管道系统内部的粉尘层燃烧情况，所述数据采集系统和所述视频监控系统均与计算机处理器连接。
可选地，所述管道系统包括通风管道和承烧板，所述通风管道的两端分别与外界和所述风机系统连通，所述通风管道上设置有进出口，所述进出口处设置有可开关的门，所述门打开时所述承烧板能通过所述进出口放入至所述通风管道内，还能从所述进出口拿出至所述通风管道之外，所述承烧板上形成有粉尘层。
可选地，所述通风管道包括连接部和两端呈开口的管道体，所述管道体上存在相对设置的第一开口和第二开口，所述第一开口与外界连通，所述第二开口通过所述连接部连通所述风机系统，所述连接部内形成有锥形流道，所述锥形流道的入风口小于其出风口，所述锥形流道的入风口与所述风机系统连通，所述锥形流道的出风口与所述第二开口连通。
可选地，所述管道体整体呈长方体结构，且所述通风管道采用石英玻璃制成，所述透明视窗的材质采用透明石英玻璃，所述承烧板的材质为防爆氧化锆，所述管道体沿其长度方向的两端分别开设有所述第一开口和所述第二开口，所述管道体的前方设置有所述进出口，所述进出口处的门为推拉门。
可选地，所述风机系统包括风机和过渡管道，所述风机通过所述过渡管道与所述第二开口连通，所述风机上设置有风速调节旋钮、温度调节旋钮、风机开关按钮。
可选地，所述点火系统包括气体点火器和煤气储罐，所述气体点火器与所述煤气储罐连接，能通过移动所述气体点火器至粉尘层点火端以点燃粉尘。
可选地，所述数据采集系统包括温度传感器和风速传感器，所述风速传感器和所述温度传感器能将采集的数据传输到所述计算机处理器，且能在所述计算机处理器的显示屏上实时显示所述通风管道内风速和温度的变化；所述温度传感器和所述风速传感器均安装在所述通风管道顶部沿其长度方向中心轴线的两侧，且所述温度传感器和所述风速传感器距离所述中心轴线的距离相等，所述温度传感器与所述风速传感器之间的间距为5cm。
可选地，所述视频监控系统包括高速摄像机，所述高速摄像机设置于所述透明视窗外部，所述高速摄像机与所述计算机处理器连接，通过所述高速摄像机能实时传输所述通风管道内部粉尘层变化情况。
可选地，所述通风管道内设置有水平刻度尺和竖直刻度尺，所述水平刻度尺固定于所述承烧板的前方，所述竖直刻度尺固定于所述承烧板的后方。
一种管道内粉尘层着火蔓延特性测试方法，使用上述的管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置进行测试，包括如下步骤：
步骤S1、测试装置的安装与调试：安装并连接管道系统、风机系统、点火系统、数据采集系统和视频监控系统，并对各部分进行调试，保证各系统连接完好并确保能够正常运行；
步骤S2、启动数据采集系统和视频监控系统：打开计算机，并在其显示屏上启动数据采集系统、视频监控系统，保证数据采集系统和视频监控系统处于正常工作状态；
步骤S3、制备粉尘层：打开进出口处的门，将模具放置在承烧板上方，按照实验方案，在模具的限制区域内，将待测粉尘铺设在承烧板上方形成厚度均匀的粉尘层，然后将模具通过进出口移出至通风管道外，粉尘层制备完成；
步骤S4、通风管道内通风：关闭进出口处的门，开启风机系统，通过观察计算机处理器显示屏上显示的由数据采集系统实时采集的通风管道内的风速与温度数据，根据实验方案设定，调节风机系统送风的风速与温度；
步骤S5、点火：启动点火系统，将点火系统移动至粉尘层点火端点火，待粉尘层点燃后，关闭并取出点火系统。
步骤S6、数据采集：通风管道内设置有水平刻度尺和竖直刻度尺，水平刻度尺固定于承烧板的前方，竖直刻度尺固定于承烧板的后方，根据水平刻度尺测量出粉尘层在承烧板上燃烧的距离，根据竖直刻度尺测量出粉尘层在承烧板上燃烧的火焰高度，根据计时器测量出粉尘层在承烧板上燃烧的时间，通过视频监控系统记录粉尘层着火蔓延全过程，并将采集的数据保存到计算机。
步骤S7、关闭并清理测试装置：关闭风机系统、点火系统、数据采集系统、视频监控系统，待燃烧过的粉尘层降温后，清理通风管道内部的粉尘燃烧爆炸残留物；
步骤S8、按照实验方案设定的不同初始风速和温度继续开展实验。首先，重复上述步骤S2，启动数据采集系统和视频监控系统；重复上述步骤S3，重新制备粉尘层；重复上述步骤S4，按照实验方案，通过调节风机系统，以此改变通风管道内初始风速与温度；重复上述步骤S5和步骤S6，按照实验方案，继续测得通风管道内不同初始风速与温度条件下粉尘层着火蔓延过程中火焰前缘的位移和流逝的时间，以及粉尘层燃烧的火焰高度、形状；按照实验方案依此类推，最终得到多组实验数据；重复上述步骤S7，关闭并清理测试装置；
步骤S9、数据分析：根据计算机处理器记录的数据，在不同初始风速与温度条件下，通过粉尘层着火蔓延过程中火焰前缘的位移和流逝的时间，计算得出可燃粉尘层燃烧速率，根据视频监控系统记录的粉尘层着火蔓延全过程、竖直刻度尺测量的火焰高度等，分析火焰前缘蔓延和火焰形状变化规律。
本发明提供的管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置，包括管道系统、风机系统、点火系统、数据采集系统和视频监控系统，所述管道系统的部分区域形成有透明视窗，所述管道系统的一端与外界连通，另一端与所述风机系统连接，所述点火系统用于引燃所述管道系统内的粉尘层，所述数据采集系统安装在所述管道系统上且能采集所述管道系统内的数据，所述视频监控系统设置于所述透明视窗外侧用于监控所述管道系统内部的粉尘层燃烧情况，所述数据采集系统和所述视频监控系统均与计算机处理器连接，通过风机系统送风控制初始风速与温度，同时借助视频监控系统拍摄粉尘层燃烧全过程的形态变化，进而提出一种管道内风速与温度可调的粉尘层着火蔓延特性测试装置及方法，记录管道内堆积粉尘层燃烧发展过程，实现通风管道内粉尘层着火蔓延过程的可视化，有效弥补管道内粉尘层着火蔓延特性研究的不足，为评估粉尘燃烧爆炸危险性提供依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置的结构示意图；
图2是本发明提供的粉尘层着火蔓延前端面位置与时间关系示意图。
附图标记：1、通风管道；2、推拉门；3、风速传感器；4、温度传感器； 5、承烧板；6、模具；7、粉尘层；8、水平刻度尺；9、竖直刻度尺；10、过渡管道；11、风机；12、风速调节旋钮；13、温度调节旋钮；14、风机开关按钮； 15、气体点火器；16、煤气储罐；17、计算机处理器；18、高速摄像机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1，本发明提供了一种管道内粉尘层7着火蔓延特性测试装置，包括管道系统、风机系统、点火系统、数据采集系统和视频监控系统，管道系统的部分区域形成有透明视窗，管道系统的一端与外界连通，另一端与风机系统连接，点火系统用于引燃管道系统内的粉尘层7，数据采集系统安装在管道系统上且能采集管道系统内的数据，视频监控系统设置于透明视窗外侧用于监控管道系统内部的粉尘层7燃烧情况，数据采集系统和视频监控系统均与计算机处理器17连接。
管道系统包括通风管道1和承烧板5，通风管道1的两端分别与外界和风机系统连通，通风管道1上设置有进出口，进出口处设置有可开关的门，门打开时承烧板5能通过进出口放入至通风管道1内，还能从进出口拿出至通风管道1之外，承烧板5上形成有粉尘层7。
通风管道1包括连接部和两端呈开口的管道体，管道体上存在相对设置的第一开口和第二开口，第一开口与外界连通，第二开口通过连接部连通风机系统，连接部内形成有锥形流道，锥形流道的入风口小于其出风口，锥形流道的入风口与风机系统连通，锥形流道的出风口与第二开口连通。管道体整体呈长方体结构，其中长方体尺寸为60cm×35cm×35cm；并且通风管道1采用石英玻璃制成，透明视窗的材质采用透明石英玻璃，实验时便于观察管道体内粉尘层7燃烧过程。承烧板5的材质为防爆氧化锆，管道体沿其长度方向的两端分别开设有第一开口和第二开口，管道体的前方设置有进出口，进出口处的门为推拉门2，另外，在推拉门2设置有把手，方便开关。
风机系统包括风机11和过渡管道10，风机11通过过渡管道10与第二开口连通，风机11上设置有风速调节旋钮12、温度调节旋钮13、风机开关按钮 14。可通过分别调节风速调节旋钮12、温度调节旋钮13，以改变风机11送风的初始风速和温度，最终使风速和温度达到实验方案设定值。风机11与粉尘层 7着火蔓延测试的通风管道1通过过渡管道10连接。
点火系统包括气体点火器15和煤气储罐16，气体点火器15与煤气储罐16 连接，移动气体点火器15至粉尘层7点火端点燃粉尘。
数据采集系统包括温度传感器4、风速传感器3和计算机处理器17，风速传感器3用于监测通风管道1内的风速、温度传感器4用于监测管通风道体的温度，风速传感器3和温度传感器4能将采集的数据传输到计算机处理器17，且能在计算机处理器17的显示屏上实时显示通风管道1内风速和温度的变化；温度传感器4和风速传感器3均安装在通风管道1顶部沿其长度方向中心轴线的两侧，且温度传感器4和风速传感器3距离中心轴线的距离相等，温度传感器4与风速传感器3之间的间距为5cm。
视频监控系统包括高速摄像机18，高速摄像机18设置于透明视窗外部，高速摄像机18与计算机处理器17连接，通过高速摄像机18能实时传输通风管道1内部粉尘层7变化情况。
通风管道1内设置有水平刻度尺8和竖直刻度尺9，水平刻度尺8固定于承烧板5的前方，设置有进出口的一侧为承烧板5的前方，竖直刻度尺9固定于承烧板5的后方，能在计算机处理器17显示屏上观察粉尘层7着火蔓延过程中火焰前缘的位移和流逝的时间，以及粉尘层7燃烧的火焰高度和形状。
借助本发明提供的管道内粉尘层7着火蔓延特性测试装置，可开展不同初始风速和温度耦合条件下的通风管道1内粉尘层7燃烧实验，所以本发明还提供了管道内粉尘层7着火蔓延特性测试方法，具体包括如下步骤：
步骤S1、测试装置的安装与调试：安装并连接管道系统、风机系统、点火系统、数据采集系统和视频监控系统，并对各部分进行调试，保证各系统连接完好并确保能够正常运行，保证各系统连接完好并确保能够正常运行；
步骤S2、启动数据采集系统和视频监控系统：打开计算机处理器17，并在其显示屏上启动数据采集系统、视频监控系统，保证风速传感器3、温度传感器4、高速摄像机18处于正常工作状态；
步骤S3、制备粉尘层7：打开进出口处的门，将模具6放置在承烧板5上方，按照实验方案，在模具6的限制区域内，将待测粉尘铺设在承烧板5上方形成厚度均匀的粉尘层7，然后将模具6通过进出口移出至通风管道1外，粉尘层7制备完成；
步骤S4、通风管道1内通风：关闭进出口处的推拉门2，按动风机开关按钮14启动风机11，通过观察计算机处理器17显示屏上显示的由风速传感器3、温度传感器4实时采集的通风管道1内的风速与温度数据，调节风速调节旋钮 12、温度调节旋钮13，以此控制风机11送风的风速与温度，当风机11送风在通风管道1内达到实验方案设定的风速和温度时，停止调节；
步骤S5、点火：通过调节煤气储罐16，打开气体点火器15开关，待点火器温度稳定后，将点火器移动至粉尘层7点火端点火，待粉尘层7点燃后，关闭并取出气体点火器15；
步骤S6、数据采集：根据水平刻度尺8测量出粉尘层7在承烧板5上燃烧的距离，根据竖直刻度尺9测量出粉尘层7在承烧板5上燃烧的火焰高度，根据计时器测量出粉尘层7在承烧板5上燃烧的时间，通过高速摄像机18记录粉尘层7着火蔓延全过程，并将采集的数据保存到计算机处理器17；
步骤S7、关闭并清理测试装置：关闭风机系统、点火系统、数据采集系统、视频监控系统，待燃烧过的粉尘层7降温后，清理通风管道1内部的粉尘燃烧爆炸残留物；
步骤S8、按照实验方案设定的不同初始风速和温度继续开展实验；首先，重复上述步骤S2，启动数据采集系统和视频监控系统；重复上述步骤S3，重新制备粉尘层7；重复上述步骤S4，按照实验方案，通过调节风机系统，以此改变通风管道1内初始风速与温度；重复上述步骤S5和步骤S6，按照实验方案，继续测得通风管道1内不同初始风速与温度条件下粉尘层7着火蔓延过程中火焰前缘的位移和流逝的时间，以及粉尘层7燃烧的火焰高度、形状；按照实验方案依此类推，最终得到多组实验数据；重复上述步骤S7，关闭并清理测试装置；
步骤S9、数据分析：根据计算机处理器17记录的数据，在不同初始风速与温度条件下，通过粉尘层7着火蔓延过程中火焰前缘的位移和流逝的时间，计算得出可燃粉尘层7燃烧速率，根据视频监控系统记录的粉尘层7着火蔓延全过程、竖直刻度尺9测量的火焰高度等，分析火焰前缘蔓延和火焰形状变化规律。
本发明中的可燃粉尘选用150目的木粉，粉尘层7铺设成横截面为长方形，在通风管道1内不同初始风速与不同初始温度条件下，木粉尘层7着火蔓延过程中，燃烧前端面及对应时间如图2所示。
通过图2的实验结果表明，不同初始风速与不同初始温度条件下，木粉尘层7燃烧前端面及对应时间基本呈线性关系，即通风管道1内木粉尘层7着火蔓延过程近似匀速。当温度为25℃，随着风速增大，木粉尘层7着火蔓延100mm 过程所耗时显著缩短，从风速0m/s耗时3024s缩短到风速3.6m/s耗时1942s。当温度为50℃时，风速从1.8m/s增大到3.6m/s，木粉尘层7着火蔓延100mm 过程所耗时从1826s缩短到1731s。当温度为75℃时，风速从1.8m/s增大到 3.6m/s，木粉尘层7着火蔓延100mm过程所耗时从1710s缩短到1535s。
通风管道1内木粉尘层7燃烧速率如表1所示。
表1木粉尘层7燃烧速率
由表1可知，当温度为25℃、风速从0增大到1.8m/s时，木粉尘层7燃烧速率从1.98mm/min增大到2.66mm/min，当风速为3.6m/s时，木粉尘层7燃烧速率为3.09mm/min。当温度为50℃、风速从1.8m/s增大到3.6m/s时，木粉尘层7燃烧速率从3.29mm/min增大到3.47mm/min。当温度为75℃、风速从1.8m/s 增大到3.6m/s时，木粉尘层7燃烧速率从3.51mm/min增大到3.91mm/min。表明在一定范围内，通风管道1中风速与温度耦合作用时，同一初始温度条件下，风速越大，木粉尘层7燃烧速率越大；同一初始风速条件下，温度越高，木粉尘层7燃烧速率越大。
采用数据拟合得到通风管道1内不同初始温度木粉尘层7燃烧速率随风速的变化曲线如表2所示，其中t为通风管道1内的初始温度，℃；Fsv为粉尘层 7燃烧速率，mm/min；v为通风管道1(1)内的初始风速，m/s。
表2不同初始温度木粉尘层7燃烧速率随风速的变化曲线
由表2可知，不同初始风速木粉尘层7燃烧速率随温度的变化曲线呈现线性变化关系，可将木粉尘层7燃烧速率统一表示为：
Fsv＝pv+q (1)
式中：p、q为关于t的函数s。
通过数据拟合可以得到：
Fsv＝(0.0003t2-0.0282t+0.85)v-0.0009t2+0.109t-0.16 (2)
因此，由式(2)可以实现通风管道1内不同初始风速与温度耦合条件下，木粉尘层7燃烧速率的定量预测，为研究木粉尘燃烧爆炸危险性提供依据。
以上，仅为本发明的具体实施方式，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揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置，其特征在于，包括管道系统、风机系统、点火系统、数据采集系统和视频监控系统，所述管道系统的部分区域形成有透明视窗，所述管道系统的一端与外界连通，另一端与所述风机系统连接，所述点火系统用于引燃所述管道系统内的粉尘层，所述数据采集系统安装在所述管道系统上且能采集所述管道系统内的数据，所述视频监控系统设置于所述透明视窗外侧用于监控所述管道系统内部的粉尘层燃烧情况，所述数据采集系统和所述视频监控系统均与计算机处理器连接。
2.根据权利要求1所述的管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置，其特征在于，所述管道系统包括通风管道和承烧板，所述通风管道的两端分别与外界和所述风机系统连通，所述通风管道上设置有进出口，所述进出口处设置有可开关的门，所述门打开时所述承烧板能通过所述进出口放入至所述通风管道内，还能从所述进出口拿出至所述通风管道之外，所述承烧板上形成有粉尘层。
3.根据权利要求2所述的管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置，其特征在于，所述通风管道包括连接部和两端呈开口的管道体，所述管道体上存在相对设置的第一开口和第二开口，所述第一开口与外界连通，所述第二开口通过所述连接部连通所述风机系统，所述连接部内形成有锥形流道，所述锥形流道的入风口小于其出风口，所述锥形流道的入风口与所述风机系统连通，所述锥形流道的出风口与所述第二开口连通。
4.根据权利要求3所述的管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置，其特征在于，所述管道体整体呈长方体结构，且所述通风管道采用石英玻璃制成，所述透明视窗的材质采用透明石英玻璃，所述管道体沿其长度方向的两端分别开设有所述第一开口和所述第二开口，所述管道体的前方设置有所述进出口，所述进出口处的门为推拉门。
5.根据权利要求3所述的管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置，其特征在于，所述风机系统包括风机和过渡管道，所述风机通过所述过渡管道与所述第二开口连通，所述风机上设置有风速调节旋钮、温度调节旋钮、风机开关按钮。
6.根据权利要求1所述的管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置，其特征在于，所述点火系统包括气体点火器和煤气储罐，所述气体点火器与所述煤气储罐连接，能通过移动所述气体点火器至粉尘层点火端以点燃粉尘。
7.根据权利要求2所述的管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置，其特征在于，所述数据采集系统包括温度传感器和风速传感器，所述风速传感器和所述温度传感器能将采集的数据传输到所述计算机处理器，且能在所述计算机处理器的显示屏上实时显示所述通风管道内风速和温度的变化；所述温度传感器和所述风速传感器均安装在所述通风管道顶部沿其长度方向中心轴线的两侧，且所述温度传感器和所述风速传感器距离所述中心轴线的距离相等，所述温度传感器与所述风速传感器之间的间距为5cm。
8.根据权利要求7所述的管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置，其特征在于，所述视频监控系统包括高速摄像机，所述高速摄像机设置于所述透明视窗外部，所述高速摄像机与所述计算机处理器连接，通过所述高速摄像机能实时传输所述通风管道内部粉尘层变化情况。
9.根据权利要求4所述的管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置，其特征在于，所述通风管道内设置有水平刻度尺和竖直刻度尺，所述水平刻度尺固定于所述承烧板的前方，所述竖直刻度尺固定于所述承烧板的后方。
10.一种管道内粉尘层着火蔓延特性测试方法，其特征在于，使用权利要求1至9中任一项所述的管道内粉尘层着火蔓延特性测试装置进行测试，包括如下步骤：
步骤S1、测试装置的安装与调试：安装并连接管道系统、风机系统、点火系统、数据采集系统和视频监控系统，并对各部分进行调试，保证各系统连接完好并确保能够正常运行；
步骤S2、启动数据采集系统和视频监控系统：打开计算机，并在其显示屏上启动数据采集系统、视频监控系统，保证数据采集系统和视频监控系统处于正常工作状态；
步骤S3、制备粉尘层：打开进出口处的门，将模具放置在承烧板上方，按照实验方案，在模具的限制区域内，将待测粉尘铺设在承烧板上方形成厚度均匀的粉尘层，然后将模具通过进出口移出至通风管道外，粉尘层制备完成；
步骤S4、通风管道内通风：关闭进出口处的门，开启风机系统，通过观察计算机处理器显示屏上显示的由数据采集系统实时采集的通风管道内的风速与温度数据，根据实验方案设定，调节风机系统送风的风速与温度；
步骤S5、点火：启动点火系统，将点火系统移动至粉尘层点火端点火，待粉尘层点燃后，关闭并取出点火系统；
步骤S6、数据采集：通风管道内设置有水平刻度尺和竖直刻度尺，水平刻度尺固定于承烧板的前方，竖直刻度尺固定于承烧板的后方，根据水平刻度尺测量出粉尘层在承烧板上燃烧的距离，根据竖直刻度尺测量出粉尘层在承烧板上燃烧的火焰高度，根据计时器测量出粉尘层在承烧板上燃烧的时间，通过视频监控系统记录粉尘层着火蔓延全过程，并将采集的数据保存到计算机；
步骤S7、关闭并清理测试装置：关闭风机系统、点火系统、数据采集系统、视频监控系统，待燃烧过的粉尘层降温后，清理通风管道内部的粉尘燃烧爆炸残留物；
步骤S8、按照实验方案设定的不同初始风速和温度继续开展实验；首先，重复上述步骤S2，启动数据采集系统和视频监控系统；重复上述步骤S3，重新制备粉尘层；重复上述步骤S4，按照实验方案，通过调节风机系统，以此改变通风管道内初始风速与温度；重复上述步骤S5和步骤S6，按照实验方案，继续测得通风管道内不同初始风速与温度条件下粉尘层着火蔓延过程中火焰前缘的位移和流逝的时间，以及粉尘层燃烧的火焰高度、形状；按照实验方案依此类推，最终得到多组实验数据；重复上述步骤S7，关闭并清理测试装置；
步骤S9、数据分析：根据计算机处理器记录的数据，在不同初始风速与温度条件下，通过粉尘层着火蔓延过程中火焰前缘的位移和流逝的时间，计算得出可燃粉尘层燃烧速率，根据视频监控系统记录的粉尘层着火蔓延全过程、竖直刻度尺测量的火焰高度等，分析火焰前缘蔓延和火焰形状变化规律。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003166962A (ja) * | 2001-12-03 | 2003-06-13 | Kaneko Sangyo Kk | ブリーザバルブ付きガス配管内における可燃性ガスの燃焼試験装置およびその燃焼試験方法 |
| CN201307109Y (zh) * | 2008-11-21 | 2009-09-09 | 中国科学技术大学 | 多参数耦合火蔓延试验装置 |
| CN105067026A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-11-18 | 华南理工大学 | 用于研究外界风速对火焰传播及稳定性影响的装置及方法 |
| CN110044961A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-23 | 东北大学 | 一种粉尘层火蔓延行为的观测试验装置及方法 |
| CN110044962A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-07-23 | 沈阳建筑大学 | 一种连续流动可燃粉尘云着火敏感性的测试装置及方法 |
| CN111189959A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-05-22 | 中南大学 | 测试粉体热解和燃烧特性及其火蔓延特性的综合实验平台 |
| CN111896214A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-11-06 | 太原理工大学 | 一种露天煤堆起尘量测试相似实验系统及测量方法 |
-
2021
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003166962A (ja) * | 2001-12-03 | 2003-06-13 | Kaneko Sangyo Kk | ブリーザバルブ付きガス配管内における可燃性ガスの燃焼試験装置およびその燃焼試験方法 |
| CN201307109Y (zh) * | 2008-11-21 | 2009-09-09 | 中国科学技术大学 | 多参数耦合火蔓延试验装置 |
| CN105067026A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-11-18 | 华南理工大学 | 用于研究外界风速对火焰传播及稳定性影响的装置及方法 |
| CN110044962A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-07-23 | 沈阳建筑大学 | 一种连续流动可燃粉尘云着火敏感性的测试装置及方法 |
| CN110044961A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-23 | 东北大学 | 一种粉尘层火蔓延行为的观测试验装置及方法 |
| CN111189959A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-05-22 | 中南大学 | 测试粉体热解和燃烧特性及其火蔓延特性的综合实验平台 |
| CN111896214A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-11-06 | 太原理工大学 | 一种露天煤堆起尘量测试相似实验系统及测量方法 |
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