CN113804725A - 一种氢气爆炸实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氢气爆炸实验装置，包括爆炸试验容器、气体循环管路、气体连接管路、液体进出管路、测量接口和数据采集模块，爆炸试验容器包括设置在其侧壁的观察口，气体循环管路和爆炸试验容器连接形成一个封闭的回路，气体连接管路用于向爆炸试验容器输送预定气体和排出气体，液体进出管路用于向爆炸试验容器输入液体和排出液体，测量接口设置在爆炸试验的外侧，数据采集模块包括温度传感器、压力传感器和高速摄像机，温度传感器和压力传感器设置在测量接口上，高速摄像机设置在观察口上，本发明提供的一种氢气爆炸实验装置可以获得现实生活中的氢气爆炸场景的各种参数，可以用于为氢气爆炸的安全防护改进提供支持。

Description

一种氢气爆炸实验装置

技术领域

本发明涉及爆炸试验设备技术领域，具体涉及一种氢气爆炸实验装置。

背景技术

氢气作为重要的清洁可再生能源，受到世界各国的高度重视，一定条件下，氢气在空气中点燃容易发生爆炸，氢气的爆炸极限是4.1％～74.2％(体积浓度)，表明氢气在空气中的体积浓度位于4.1％～74.2％之间时，遇到火源就会爆炸，在使用氢气过程中，有发生爆炸的风险，对工作人员、公众和环境造成危害。

目前的氢气爆炸实验装置主要为中学生教学装置，装置设计的比较简单，不能模拟现实生活中的氢气爆炸场景，并且氢气爆炸后，难以获得爆炸后准确的参数，如：温度以及压强等，总的来说，目前的氢气爆炸实验装置难以获得现实生活中的氢气爆炸场景的各种参数，导致难以为氢气爆炸的安全防护改进提供支持。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种氢气爆炸实验装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

为解决上述技术问题，本发明的一种氢气爆炸实验装置，包括爆炸试验容器、气体循环管路、气体连接管路、液体进出管路、测量接口和数据采集模块，爆炸试验容器包括筒体、设置在筒体侧壁的观察口，气体循环管路和爆炸试验容器连接形成一个封闭的回路，气体连接管路用于向爆炸试验容器输送预定气体和排出气体，液体进出管路用于向爆炸试验容器输入液体和排出液体，测量接口设置在爆炸试验的外侧，数据采集模块包括温度传感器、压力传感器和高速摄像机，温度传感器和压力传感器设置在测量接口上，高速摄像机设置在观察口上，温度传感器用于获得爆炸试验容器内的温度，压力传感器用于获得爆炸试验容器内的压力，高速摄像机用于获得爆炸试验容器内的影像数据。

进一步，爆炸试验容器还包括：固定环板、下封头、法兰、接管、法兰盖、上封头和视镜，下封头的上部与筒体的下部焊接，固定环板与下封头的下边缘焊接，上封头的下部与筒体的上部焊接，法兰上的法兰孔与筒体的侧面连通，法兰孔与接管连通，接管与法兰盖连接，视镜固定在筒体上。

进一步，法兰孔还与法兰盖连接。

进一步，观察口包括人孔。

进一步，气体循环管路包括气体循环风机、回风管路和进风管路，气体循环风机的出风口和进风管路的一端管口连接，进风管路的另一端管口与爆炸试验容器侧壁上部、中部和下部其中一个部位连通，回风管路的一端管口与气体循环风机的进气口连接，回风管路的另一端管口与爆炸试验容器连通。

进一步，气体连接管路包括进气管道和排气管道，进气管道一端与爆炸试验容器的侧壁上部和下部其中一个部位连通，排气管道一端与爆炸试验容器的侧壁连通。

进一步，进气管道一端接口用于连接氢气储罐的接口，氢气储罐用于向爆炸试验容器的输送氢气。

进一步，液体进出管路包括进液管道和排液管道，进液管道与接管通过法兰连接，排液体管道与接管通过法兰连接。

进一步，测量接口包括设置在爆炸试验容器顶部和侧壁的法兰孔。

进一步，爆炸试验容器的材质采用Q345R钢。

本发明的有益效果在于：本发明所提供的一种氢气爆炸实验装置，通过气体循环管路使爆炸试验容器内的气体分布均匀，通过气体连接管路为爆炸试验容器输送氢气，设置的液体进出管路控制爆炸试验容器中液位，用于模拟真实场景下含有液体的储罐发生氢气爆炸的情形，通过对真实场景氢气爆炸场景的模拟，通过数据采集模块的温度传感器、压力传感器和高速摄像机，测得爆炸试验容器内的温度、压力和影像数据，能够为氢气爆炸的安全防护改进提供支持。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的氢气爆炸实验装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的氢气爆炸实验装置的剖视图；

图3为本发明实施例中提供的氢气爆炸实验装置的俯视图；

图4为本发明实施例中提供的法兰的剖视示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

如图1～3所示，一种氢气爆炸实验装置，包括爆炸试验容器1、气体循环管路2、气体连接管路3、液体进出管路4、测量接口5和数据采集模块，爆炸试验容器1包括设置在其侧壁的观察口6，气体循环管路2和爆炸试验容器1连接形成一个封闭的回路，气体连接管11路3用于向爆炸试验容器1输送预定气体和排出气体，液体进出管路4用于向爆炸试验容器1输入液体和排出液体，测量接口5设置在爆炸试验的外侧，数据采集模块包括温度传感器、压力传感器和高速摄像机，温度传感器和压力传感器设置在测量接口5上，高速摄像机设置在观察口6上，温度传感器用于获得爆炸试验容器1内的温度，压力传感器用于获得爆炸试验容器1内的压力，高速摄像机用于获得爆炸试验容器1内的影像数据。

本实施例所提供的一种氢气爆炸实验装置，通过气体循环管路2使爆炸试验容器1内的气体分布均匀，通过气体连接管路3为爆炸试验容器1输送氢气，设置的液体进出管路4控制爆炸试验容器1中液位，用于模拟真实场景下含有液体的储罐发生氢气爆炸的情形，通过对真实场景氢气爆炸场景的模拟，通过数据采集模块的温度传感器、压力传感器和高速摄像机，测得爆炸试验容器1内的温度、压力和影像数据，温度传感器、压力传感器和高速摄像机连接到高频采集器上，实时监测试验过程的温度、压力和影像数据，能够为氢气爆炸的安全防护改进提供支持。

爆炸试验容器1还包括：固定环板7、下封头8、筒体9、法兰10、接管11、法兰盖12、上封头13和视镜14，固定环板7与下封头8的下边缘焊接，下封头8的上部与筒体9的下部焊接，筒体9的上部与上封头13的下部焊接，筒体9的侧面与法兰10上的法兰孔连通，法兰孔与接管11连通，接管11与法兰盖12连接，视镜14固定在筒体9上。

爆炸试验容器1的结构设计使爆炸试验容器1中的实验是在一个封闭环境下进行的，并且在封闭环境下获得的数据更加的可靠，减少了外界对氢气爆炸实验数据的干扰，并且爆炸试验容器1上设计的法兰孔和接管11是为了更加方便与外部设备连接，以实现对真实场景氢气爆炸场景的模拟。

法兰孔还与法兰盖12连接。

法兰孔不仅仅与接管11连通，部分法兰孔可以直接与法兰盖12连接，法兰孔未使用时被法兰盖12封闭，使用时法兰盖12被打开。

观察口6包括设置在爆炸试验容器1的人孔，人孔的上方对称设置有两个视镜14。

这样的设置可以帮助实验人员现场查看爆炸试验容器1内的情况，同时高速摄像机也可以实时监控爆炸试验容器1内的情况，可以令实验人员根据爆炸试验容器1内的情况及时调整实验策略，并且可以更好的帮助实验人员理解氢气爆炸时的真实情况。

气体循环管路2包括：气体循环风机、回风管路和进风管路，气体循环风机的出风口和进风管路的一端管口连接，进风管路的另一端管口与爆炸试验容器1侧壁上部、中部和下部其中一个部位连通，回风管路的一端管口与气体循环风机的进气口连接，回风管路的另一端管口与爆炸试验容器1连通。

气体循环管路2主要由气体循环风机、回风管路和进风管路，气体循环管路2能够将爆炸试验容器1内的气体进行循环，使得爆炸试验容器1内的气体均匀分布，回风管路和进风管路都设有气动阀门，气体循环风机和气动阀门能够被远程控制，可以根据需要灵活设置控制距离、风机的流量以及气动阀门封闭程度。根据试验需要，调整进风管路与爆炸试验容器1的连接管11口，以满足不同试验条件的需要，其余不用的管口用法兰盖密封。

气体连接管路3包括：进气管道和排气管道，进气管道一端与爆炸试验容器1的侧壁上部和下部其中一个部位连通，排气管道一端与爆炸试验容器1的侧壁连通。

气体连接管路3能够将待试验气体通入爆炸试验容器1内，并且能够将爆炸后的废气排出爆炸试验容器1，气体连接管路3设置有气动阀门，气动阀门能够远程控制，根据试验需要，分别调整进气管道和排气管道的位置，以满足不同试验条件的需要，爆炸试验容器1中其余不用的管口用法兰盖12密封。

进气管道一端接口用于连接氢气储罐的接口，氢气储罐则用于向爆炸试验容器1的输送氢气。氢气和其他气体混合后氢气浓度需要达到氢气的爆炸极限。

液体进出管路4包括进液管道和排液管道，进液管道与接管11通过法兰10连接，排液体管道与接管11通过法兰10连接。

液体进出管路4能够将液体，一般为水，通入爆炸试验容器1内，通过安置在爆炸试验容器1上的液位计7来控制通入爆炸试验容器1内的液位，爆炸试验容器1配有液位显示仪表。该系统进水和排水管口未使用时法兰盖12密封，使用时根据试验需要自行连接供水和排水设施。

测量接口5包括设置在爆炸试验容器1顶部和侧壁的法兰孔。

爆炸试验容器1顶部和侧壁设置有多组法兰孔，接口为标准法兰连接孔，能够用于安装测试用各类传感器，包括压力传感器和温度传感器等。所有接口都配有配套的法兰盖12，实验时根据实验需要在接口上安装测量传感器，不需要的接口用法兰盖12密封。该爆炸试验容器1预留法兰10为标准法兰口，如图4所示，必要时可以根据需要更换法兰口结构。

爆炸试验容器1的材质采用Q345R钢。

爆炸试验容器1的设计压力为2Mpa，采用Q345R钢是为了更好的应对氢气爆炸后对爆炸试验容器1的冲击，隔绝爆炸试验容器1的内外侧，保证实验人员的安全。

本发明的装置并不限于具体实施方式中的实施例，只要是本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新及保护的范围。

Claims (10)

1.一种氢气爆炸实验装置，其特征在于，包括：爆炸试验容器、气体循环管路、气体连接管路、液体进出管路、测量接口和数据采集模块，所述爆炸试验容器包括筒体、设置在筒体侧壁的观察口，所述气体循环管路和所述爆炸试验容器连接形成一个封闭的回路，所述气体连接管路用于向所述爆炸试验容器输送预定气体和排出气体，所述液体进出管路用于向所述爆炸试验容器输入液体和排出液体，所述测量接口设置在所述爆炸试验的外侧，所述数据采集模块包括温度传感器、压力传感器和高速摄像机，所述温度传感器和所述压力传感器设置在所述测量接口上，所述高速摄像机设置在所述观察口上，所述温度传感器用于获得所述爆炸试验容器内的温度，所述压力传感器用于获得所述爆炸试验容器内的压力，所述高速摄像机用于获得所述爆炸试验容器内的影像数据。

2.根据权利要求1所述的氢气爆炸实验装置，其特征在于，所述爆炸试验容器还包括：固定环板、下封头、法兰、接管、法兰盖、上封头和视镜，所述下封头的上部与所述筒体的下部焊接，所述固定环板与所述下封头的下边缘焊接，所述上封头的下部与所述筒体的上部焊接，所述法兰上的法兰孔与所述筒体的侧面连通，所述法兰孔与所述接管连通，所述接管与所述法兰盖连接，所述视镜固定在所述筒体上。

3.根据权利要求2所述的氢气爆炸实验装置，其特征在于，所述法兰孔还与所述法兰盖连接。

4.根据权利要求1所述的氢气爆炸实验装置，其特征在于，所述观察口包括人孔。

5.根据权利要求1所述的氢气爆炸实验装置，其特征在于，所述气体循环管路包括：气体循环风机、回风管路和进风管路，所述气体循环风机的出风口和所述进风管路的一端管口连接，所述进风管路的另一端管口与所述爆炸试验容器侧壁上部、中部和下部其中一个部位连通，所述回风管路的一端管口与所述气体循环风机的进气口连接，所述回风管路的另一端管口与所述爆炸试验容器连通。

6.根据权利要求1所述的氢气爆炸实验装置，其特征在于，所述气体连接管路包括：进气管道和排气管道，所述进气管道一端与所述爆炸试验容器的侧壁上部和下部其中一个部位连通，所述排气管道一端与所述爆炸试验容器的侧壁连通。

7.根据权利要求6所述的氢气爆炸实验装置，其特征在于，所述进气管道一端接口用于连接氢气储罐的接口，所述氢气储罐用于向所述爆炸试验容器的输送氢气。

8.根据权利要求2所述的氢气爆炸实验装置，其特征在于，所述液体进出管路包括进液管道和排液管道，所述进液管道与所述接管通过法兰连接，所述排液体管道与所述接管通过法兰连接。

9.根据权利要求3所述的氢气爆炸实验装置，其特征在于，所述测量接口包括设置在所述爆炸试验容器顶部和侧壁的法兰孔。

10.根据权利要求1～9任一项所述的氢气爆炸实验装置，其特征在于，所述爆炸试验容器的材质采用Q345R钢。

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