CN114137024A - 变温度和变湿度条件下可燃流体燃爆特性测试系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种变温度和变湿度条件下的可燃流体燃爆特性测试系统和方法,属于可燃物质燃烧爆炸研究领域,该系统包括反应容器、温度调节系统、湿度调节系统、进配气系统、点火系统、数据采集与控制系统和可视化防护保温保湿箱体。本发明基于新的电极设计布置方式和温、湿度调节装置的布置方案,可测试变温、湿度的条件下可燃物质的基础燃爆特性。通过观察记录可燃物质的燃烧火焰现象或压力变化,可分析确定不同可燃物质或其混合物的爆炸极限、火焰传播速度及火焰传播发展等特性及不同温湿度条件对基础燃爆特性的影响。本系统及方法可为工业、商业等领域不同温、湿度环境中涉及到的可燃物质基础燃爆特性的测试及预防爆炸提供技术支持。
Description
技术领域
本发明属于可燃物质燃烧爆炸研究技术领域,具体涉及一种变温度和变湿度条件下的可燃流体燃爆特性测试系统和方法。
背景技术
可燃流体被广泛应用在各行各业,比如制冷热泵及有机朗肯循环系统中的可燃工质、应用在各种动力或加热装置中的燃料流体或日常生活中我们所熟知的可燃液体或气体等等。深入掌握它们的燃爆或可燃特性对于能源的清洁高效利用和系统的节能安全运行都至关重要。
目前国内外研究人员对于可燃流体燃爆特性的测试研究主要集中于常温、常压及常湿条件下的爆炸极限(亦称可燃极限)或燃烧速度特性,有的虽然涉及高温高压条件下的测试也难以兼顾变湿度条件,而且高温高压往往采用金属材料作反应容器,所以主要通过压力变化判别是否发生燃爆,对于真实燃爆情况难以直观获得;并且对于包括爆炸极限、燃烧速度及燃烧火焰传播发展特性的综合燃爆特性测试方法及系统很少;特别是对于高精度的变温度、湿度条件对燃爆特性的影响的测试系统及方法研究很少涉及,而可燃流体一旦发生泄漏所处的温湿度环境往往与常规温湿度环境不同,甚至相差甚远。另外,已有的球形烧瓶测试判别可燃气体可燃极限的方法主要是基于可燃气体混合物点燃后的燃烧火焰现象比如形状,而球形烧瓶装置中点火电极支撑杆往往是从顶部伸入反应容器内部,又因为点燃后的燃烧火焰由于受到浮力的作用会先向上传播,所以测试装置中电极支撑杆不仅会干扰燃烧火焰的传播发展特性,而且会影响可燃极限的判别。因此,亟需开发一种采用新电极支撑体布置方式及高精度宽范围湿度环境,可以测试可燃流体在变温度和变湿度条件下的燃爆特性及变温湿度条件对燃爆特性影响的测试系统。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种变温度和变湿度条件下的可燃流体燃爆特性测试系统,可测试流体在环境范围至少为初始温度在常温~200℃、相对湿度在0~100%条件下的包括爆炸极限、燃烧火焰特性及火焰传播速度等典型燃爆特性,符合国内外标准,升、降温度和湿度的效率和精度高,进配气精准,点火安全,依据燃烧火焰现象判定爆炸极限不受电极支撑体的影响而更准确。
本发明采用如下技术方案:
一种变温度和变湿度条件下的可燃流体燃爆特性测试系统,其特征在于:包括为目标气体混合物提供反应场所的反应容器、具有保护实验人员安全、维持试验环境温度和湿度的可视化防护保温保湿的箱体、温度调节系统、湿度调节系统、进配气系统、用于点燃反应容器中的可燃混合物的点火系统、用于实时监测并记录反应容器内外所处试验环境内的温度、湿度和压力的变化,根据反馈可调节可视化防护保温保湿的箱体内的温、湿度,确保可燃流体试验的预设温湿度条件的数据采集与控制系统和摄像装置;箱体内分别设有用于监测反应容器内部的温度、湿度和压力的温度传感器、湿度传感器和压力传感器以及用于监测箱体内部的温度、湿度和压力的温度传感器、湿度传感器和压力传感器;
反应容器位于箱体内,反应容器内设有搅拌转子,反应容器底部设有磁力搅拌器,反应容器的端口设有橡胶塞和(或)密封盖;
所述温度调节系统包括用于冷热气流换热的位于箱体内顶端的制冷装置和位于箱体内底部的电加热装置;
所述电加热装置带的电加热体的数量至少为两个,分别位于反应容器的两侧;
所述湿度调节系统包括位于箱体外侧的用于预设湿度、协同操作向可视化防护保温保湿的箱体增加湿空气的加湿和干燥发生装置、位于箱体内的用于配合调节达到高精度湿度条件的辅助加湿装置及位于箱体顶部侧面的用于排出多余湿度气体的排气端口,加湿和干燥发生装置与箱体连接;
所述进配气系统包括干燥塔、真空泵,和进气管路及端口,进气管路上设有电磁阀,干燥塔上设有电磁阀,干燥塔和真空泵的一端分别连接有L型的进样管Ⅰ和L型的进样管Ⅱ,进样管Ⅰ的一端与进样管Ⅱ连通,进样管Ⅱ的一端伸入反应容器,进样管Ⅱ上分别设有若干位于箱体外侧的用于可燃流体中的可燃气体样品依次有序地进入反应容器的进样气管和位于箱体内的湿空气进气管;
所述点火系统包括位于箱体外侧的可输出不同能量的点火器,点火器的一端通过高压线连接有两个电极支撑体,电极支撑体的一端穿过箱体从反应容器的正后方平行进入或非正面的后方斜向上进入、两侧平行或斜向上进入反应容器内部,只要保证点火源所处位置在反应容器内中下部分中间部分即可,电极支撑体伸入反应容器内部的一端分别通过螺栓连接有可调整距离的电极;所述电极距离反应容器底部的距离为反应容器直径的1/3;
所述数据采集与控制系统包括上位机和下位机,用于监测反应容器内部的温度、湿度和压力的传感器的一端伸入反应容器内部,另一端与数据采集与控制系统连接;
用于控制进配气及排气的所有截止或流通电磁阀、电加热装置、制冷装置、磁力搅拌器、加湿与干燥发生装置、真空泵、辅助加湿装置、点火器、气流搅拌扇均与数据采集与控制系统电性连接。
所述辅助加湿装置位于箱体排气端口一侧,避免排气过快导致的湿度降低。
所述电加热装置和制冷装置附近分别设有多个气流搅拌扇。
橡胶塞或密封盖上设有排气泄压口、传感器探头入口和进样端口,用于监测反应容器内部的温度、湿度和压力的传感器通过传感器管路伸入反应容器内部。
两个电极支撑体的外侧分别套有绝缘套管。
所述反应容器的顶端通过横梁固定,横梁的两端与箱体连接,反应容器的底部通过磁力搅拌器的支架固定。
所述箱体的一侧设有可视化防爆门窗,防爆窗内部含有电加热丝,摄像装置位于可视化防爆门窗的一侧。
所述真空泵的排气口一侧及箱体的排气端口外侧连接有利用物理吸附或化学中酸碱中和反应实现最大化净化处理的废气处理装置。
所述的点火源并不局限于电极电火花放电,还可以包括电热丝熔断、化学点火头引燃等。
反应容器包括球形、管形或其它对称或中心对称的形状。内部容积可根据实际需要调整,前提是预留点火电极入口、样气混合物进入端口(支路可包含抽真空管路等)、燃烧废气排出端口和传感器端子端口等,固定反应容器的横梁或支架的位置可根据实际调整,相应的气体混合搅拌装置可以选择磁力搅拌器或循环泵。
一种变温度和变湿度条件下的可燃流体燃爆特性测试方法,包括如下步骤:
S1:启动真空泵,对反应容器抽至真空或压力低于1330Pa后,打开干燥塔上的进气阀进干空气或直接连接压缩空气瓶进干空气,反复清洗三次后再次抽真空;
S2:利用温度调节系统和湿度调节系统对反应容器所在环境,即可视化防护保温保湿的箱体内部实现试验所需的温、湿度条件;
S3:关闭真空泵,根据测试浓度在数据采集与控制系统的显示器上设定目标压力组分,之后流体由进样气管依次通入,所述流体包括气体和液体,气体包括汽化后的液体或固体蒸气,进气完成后在反应容器内经过磁力搅拌器和搅拌转子作用使气体混合,若测试对象为液体可先在反应容器外加热气化或者通过设定高于沸点温度环境在反应容器内搅拌气化之后进行搅拌混合;
所述流体包括可燃流体、助燃流体、不可燃流体或阻燃流体;
S4:样气混合物搅拌完成后静置片刻,同时启动摄像装置和点火系统,或先行启动摄像装置再开始点火;
S5:反应结束后根据摄像装置记录影像、数据采集与控制系统从压力、温度和湿度传感器实时记录的历史数据判定可燃流体混合物的爆炸极限、燃烧火焰特性和火焰传播速度特性;
S6:试验结束后返回第一步清洗反应容器,将燃烧产物抽出并经过酸碱中和试剂和物理吸附剂等处理后排放或储存。根据试验结果分析,未达到实验目的则继续上述试验步骤,达到试验目的试验结束。
本发明提到的测试变温湿度可燃流体燃爆特性参数的实验平台,具有可调节不同测试环境温度及湿度,可综合测试分析爆炸极限、燃烧速度和燃爆火焰传播发展特性,且能远程安全操控、可视化观察记录试验现象的综合优良特点。
本发明的有益效果如下:
本发明通过采用温度、湿度调节系统及可视化防护保温保湿箱体,结合多位置温湿度和压力传感器布置实时反馈功能,可以实现试验所需的宽范围温度、湿度高精度条件,同时将点火电极支撑体设计安装在反应容器非正面斜下方位置,降低了电极支撑体对燃烧火焰特性及基础燃爆特性分析的影响,有助于提升测试精度。采用上方布置制冷、下方布置加热、多位置气流均匀处理和大空间(相比于反应容器)湿度环境建立、辅助湿度调节等方式提升变温、湿度条件的营造效率,进一步提升试验测试效率。
附图说明
图1为本发明的测试系统的结构示意图;
图2为本发明的测试系统的左视结构示意图;
其中:1-反应容器;2-电加热装置;3-电极;4-排气端口;5-制冷装置;6-搅拌转子;7-磁力搅拌器;8-加湿与干燥发生装置;9-干燥塔;10-进样气管;11-真空泵;12-废气处理装置;13-传感器管路;14-辅助加湿装置;15-温度传感器;16-湿度传感器;17-压力传感器;18-点火器;19-数据采集与控制系统;20-湿空气进气管;21-横梁;22-气流搅拌扇;23-箱体;24-电极支撑体;25-可视化防爆门窗;26-摄像装置;27-气体管路及连(转)接头。
具体实施方式
结合附图,对本发明做进一步说明。
一种可测试不同温度和湿度条件下的流体典型燃爆特性的测试系统,该实验系统包括燃爆反应容器、温度调节系统、湿度调节系统、进配气系统、点火系统、控制及数据采集系统和可视化防护保温保湿箱体。
所述的燃爆反应容器的材质为高硼硅玻璃材质或透明的聚碳酸酯,当然其它具有耐腐蚀、防爆的透明材料亦可作为制作反应容器的材料,为目标气体混合物提供反应场所,可以为体积为1-5L或12L的球形反应容器,可以测试包括爆炸极限(或可燃极限)、火焰传播速度和燃烧火焰特性等基础燃爆特性;所述的反应容器内底部放置流体混合所需的搅拌转子,其下方的磁力搅拌装置在经过控制系统发出的信号或手动操作后向其提供动力使反应容器内部的混合物搅拌均匀,所述的磁力搅拌装置既可分档又可无级变速,带动反应容器内部的带扇叶的磁力转子高速旋转,根据磁力搅拌装置中搅拌容积的说明可计算出搅拌反应容器固定的时间。顶部预留排气泄压口、传感器探头入口和进样端口,传感器端口分别通入耐高温高压和防爆防腐蚀的温度、湿度和压力传感器,传感器另一端与控制及数据采集系统相连,可实时监测反应器内部温、湿度和压力的变化,处于箱体内部的所有线路表面均需做防高湿进而耐腐蚀处理。反应器底部和上部均需固定支撑安装,不局限于金属支撑和螺栓连接,但反应容器与固定件间需做柔性缓冲处理。所述的反应器顶部瓶口处可采用密封防爆盖与瓶口外部螺栓连接或采用橡胶塞(或其他材质)填充,盖子或橡胶塞上预留传感器、进气或泄压排气等必要端口,其中泄压排气孔可位于瓶口中间位置,盖子下端可添加柔性密封垫圈,均需做好密封处理。
所述温度调节系统包括制冷系统和电加热系统,结合温度传感器反馈及数据采集与控制系统;制冷装置的蒸发器位于箱体内上方,电加热装置的电加热体位于箱体内下部位置,便于冷热气流对流换热,电加热体至少包括两个,达到快速达到设定温度的目的,而且一主一辅增加温度调节精度。(温度:-20~200℃,湿度:0~100%RH)。
所述湿度调节系统包括大型加湿和干燥装置、辅助加湿装置和湿度传感器和可视化防护保温保湿箱体,通过预设湿度,加湿和干燥器协同操作向可视化防护保温保湿箱增加湿空气,而辅助加湿装置则配合调节达到更高精度湿度条件;典型特征在于反应容器所处的箱体兼具保温和保湿的作用,通过箱体一侧预留口与加湿干燥装置相连,根据需要产生的一定湿度的湿空气或干空气可源源不断涌入箱体中,高精度辅助加湿装置可辅助提供高精度湿度条件,另外根据需要可从排气口排出多余湿度的气体。
所述进配气系统包括多路进样端口、两个自动控制开闭的电磁阀、耐腐蚀管路和转接头等,可燃流体中的多种可燃气体样品可通过多个进气端依次有序通过管路进入反应容器,液体也可直接由反应器顶部直接挤入或顶部端口进入。
所述的点火系统可用于点燃反应容器中的可燃混合物,包括可输出不同输出能量的点火器、高电压线、不锈钢支撑体(或其他坚硬的良好导体)、点火电极(钨棒或其他良好导体材质)及其调节固定螺栓等,典型特征是其电极支撑体从反应容器正后方或斜下方预留的两个小型入口进入反应容器内部,在其末尾位置连接电极,具体为电极支撑体连接电极的一端焊接着开有小孔的螺栓,小孔尺寸略大于钨棒电极直径,待钨棒电极插入小孔后,用游标卡尺及螺旋测微器确定两电极间间隙后,在螺栓上旋上螺母从而拧紧固定电极;两个电极位于距底部三分之一(反应容器直径为基准),电极支撑体与反应容器采用缓冲材料接触并整体密封。两电极可拆卸,且可通过螺栓配合游标卡尺等测量工具调整确定两电极间隙。电极的支撑体外套有绝缘材质的管体。电极支撑体在反应容器外面与高压线相连高压线与点火器相连,点火器另外与电源和数据采集与控制系统相连,以实现点火的远程操作。
所述的控制及数据采集系统包括上位机和下位机,用于实时监测并记录反应容器内外所处试验环境内的温度、湿度和压力的变化,根据反馈可以调节可视化防护保温保湿箱体内的温、湿度,确保可燃流体试验的预设温湿度条件,同时可以控制点火、磁力搅拌装置、真空泵、气流组织泵和通风或排风装置的启停。
所述的可视化防护保温保湿箱体同时具有试验中保护实验人员安全、维持试验环境温度和湿度的作用,另外箱体前方的可视化防爆门窗可以保证安全的前提下观察和记录试验现象;箱体内部及所有管路或表面均进行防腐、绝缘等处理。
所述进气端可以连接的流体包括气体(气化后的液体或固体蒸气)和液体(液体也可直接由反应容器瓶口直接通入),既可以用来连接可燃流体、助燃流体,也可以连接不可燃流体或阻燃流体;所述的排气端后方连接有废气处理装置,利用物理吸附或化学中各种酸碱中和反应实现最大化净化处理。
所述的点火系统使用的点火源并不局限于电极电火花放电,还可以包括电热丝熔断、化学点火头引燃等,点火源的支撑体并不局限于正后方、平行进入反应容器,是保证点火源所处位置在反应容器内中下部分中间部分即可,包括非正面的后方斜向上进入、两侧平行或斜向上。
所述反应容器的形状结构并不局限于球形,还可以是管形或其它对称或中心对称的形状,于是内部容积也并不局限于权利要求中的体积尺寸,同样只需预留点火电极入口、样气混合物进入端口(支路可包含抽真空管路等)、燃烧废气排出端口和传感器端子端口等即可。
一种变温度变湿度条件下的可燃流体燃爆特性测试系统的快速测试方法,包括以下主要步骤:
S1:启动无油真空泵,对反应容器抽至真空(或压力低于1330Pa)后打开进气阀进干空气(或直接连接压缩空气瓶进干空气),反复清洗三次后再次抽真空;
S2:利用温度调节系统和湿度调节系统对反应容器所在环境,即可视化防护保温保湿箱体内部实现试验所需的温、湿度条件;
S3:关闭真空泵,根据测试浓度在数据采集于控制系统的显示器上设定目标压力组分,之后样气由进气端口进入反应容器,助燃气(或空气)经干燥塔通入反应容器,进气完成后在反应器内经过磁力搅拌装置(7)和搅拌子(6)作用使气体混合(其他形状的反应容器可采用循环泵搅拌气体混合物),若测试对象为液体可先在反应容器外加热气化或者通过设定高于沸点温度环境在反应容器内搅拌气化之后进行搅拌混合;
S4:样气混合物搅拌完成后静置片刻,同时启动摄像装置和点火系统,或先行启动摄像装置再开始点火;
S5:反应结束后根据摄像装置记录影像、数据采集系统从压力、温度和湿度传感器实时记录的历史数据判定可燃流体混合物的爆炸极限、燃烧火焰特性和火焰传播速度等特性。
S6:试验结束后返回第一步清洗反应容器,将燃烧产物抽出并经过酸碱中和试剂和物理吸附剂等处理后排放或储存。根据试验结果分析,未达到实验目的则继续上述试验步骤,达到试验目的则结束试验。
Claims (9)
1.一种变温度和变湿度条件下的可燃流体燃爆特性测试系统,其特征在于:包括为目标气体混合物提供反应场所的反应容器(1)、具有保护实验人员安全、维持试验环境温度和湿度的可视化防护保温保湿的箱体(23)、温度调节系统、湿度调节系统、进配气系统、用于点燃反应容器中的可燃混合物的点火系统、用于实时监测并记录反应容器(1)内外所处试验环境内的温度、湿度和压力的变化,根据反馈可调节可视化防护保温保湿的箱体内的温、湿度,确保可燃流体试验的预设温湿度条件的数据采集与控制系统(19)和摄像装置(26);箱体(23)内分别设有用于检测反应容器(1)内部的温度、湿度和压力的温度传感器、湿度传感器和压力传感器以及用于检测箱体(23)内部的温度、湿度和压力的温度传感器、湿度传感器和压力传感器;
反应容器(1)位于箱体(23)内,反应容器(1)内设有搅拌转子(6),反应容器(1)底部设有磁力搅拌器(7),反应容器(1)的端口设有橡胶塞或密封盖;
所述温度调节系统包括位于箱体(23)内顶端的制冷装置(5)和位于箱体(23)内底部的电加热装置(2);
所述电加热装置(2)的数量至少为两个,分别位于反应容器(1)的两侧;
电加热装置(2)和制冷装置(5)周围分别设有若干气流搅拌扇(22)。
2.所述湿度调节系统包括位于箱体(23)外侧的用于预设湿度、协同操作向可视化防护保温保湿的箱体增加湿空气的加湿和干燥发生装置(8)、位于箱体(23)内的用于配合调节达到高精度湿度条件的辅助加湿装置(14)及位于箱体(24)顶部侧面的用于排出多余湿度气体的排气端口(4),加湿和干燥发生装置(8)与箱体(23)连接;
所述进配气系统包括干燥塔(9)、真空泵(11)和进气管路及端口,进气管路上设有电磁阀,干燥塔(9)上设有电磁阀,干燥塔(9)和真空泵(11)的一端分别连接有L型的进样管Ⅰ和L型的进样管Ⅱ,进样管Ⅰ的一端与进样管Ⅱ连通,进样管Ⅱ的一端伸入反应容器(1),进样管Ⅱ上分别设有若干位于箱体(23)外侧的用于可燃流体中的可燃气体样品依次有序地进入反应容器(1)的进样气管(10)和位于箱体(23)内的湿空气进气管(20);
所述点火系统包括位于箱体外侧的可输出不同能量的点火器(18),点火器(18)的一端通过高压线连接有两个电极支撑体(24),电极支撑体(24)的一端穿过箱体(23)从反应容器(1)的正后方平行进入或非正面的后方斜向上进入、两侧平行或斜向上进入反应容器(1)内部,电极支撑体(24)伸入反应容器(1)内部的一端分别通过螺栓连接有可调整距离的电极(3);所述电极(3)距离反应容器(1)底部的距离为反应容器(1)直径的1/3;
所述数据采集与控制系统(19)包括上位机和下位机,用于监测反应容器(1)内部的温度、湿度和压力的传感器的一端伸入反应容器(1)内部,另一端与数据采集与控制系统(19)连接;
用于控制进配气及排气的所有截止或流通的电磁阀、电加热装置(2)、制冷装置(5)、磁力搅拌器(7)、加湿与干燥发生装置(8)、真空泵(11)、辅助加湿装置(14)、点火器(18)和气流搅拌扇(22)均与数据采集与控制系统(19)电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种变温度和变湿度条件下的可燃流体燃爆特性测试系统,其特征在于:橡胶塞或密封盖上设有排气泄压口、传感器探头入口和进样端口,用于监测反应容器(23)内部的温度、湿度和压力的传感器通过传感器管路(13)伸入反应容器(23)内部。
4.根据权利要求1所述的一种变温度和变湿度条件下的可燃流体燃爆特性测试系统,其特征在于:两电极支撑体(24)的外侧分别套有绝缘套管。
5.根据权利要求1所述的一种变温度和变湿度条件下的可燃流体燃爆特性测试系统,其特征在于:所述反应容器(1)的顶端通过横梁(21)固定,横梁(21)的两端与箱体(23)连接,反应容器(1)的底部通过磁力搅拌器(7)的支架固定。
6.根据权利要求1所述的一种变温度和变湿度条件下的可燃流体燃爆特性测试系统,其特征在于:所述箱体(23)的一侧设有可视化防爆门窗(25),可视化防爆门窗内部带电加热丝,摄像装置(26)位于可视化防爆门窗(25)的一侧。
7.根据权利要求1所述的一种变温度和变湿度条件下的可燃流体燃爆特性测试系统,其特征在于:所述真空泵(11)的排气口一侧及箱体(23)的排气端口(4)外侧连接有利用物理吸附或化学中酸碱中和反应实现最大化净化处理的废气处理装置(12)。
8.根据权利要求1所述的一种变温度和变湿度条件下的可燃流体燃爆特性测试系统,其特征在于:所述反应容器(1)为预留有点火电极入口、样气混合物进入端口、燃烧废气排出端口和传感器端子端口的球形、管形或其它对称或中心对称形状的透明材质瓶体或管体。
9.一种变温度和变湿度条件下的可燃流体燃爆特性测试方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1:启动真空泵,对反应容器抽至真空或压力低于1330Pa后,打开干燥塔上的进气阀进干空气或直接连接压缩空气瓶进干空气,反复清洗三次后再次抽真空;
S2:利用温度调节系统和湿度调节系统对反应容器所在环境,即可视化防护保温保湿的箱体内部实现试验所需的温、湿度条件;
S3:关闭真空泵,根据测试浓度在数据采集与控制系统的显示器上设定目标压力组分,之后流体由进样气管依次通入,所述流体包括气体和液体,气体包括汽化后的液体或固体蒸气,进气完成后在反应容器内经过磁力搅拌器和搅拌转子作用使气体混合,若测试对象为液体可先在反应容器外加热气化或者通过设定高于沸点温度环境在反应容器内搅拌气化之后进行搅拌混合;
所述流体包括可燃流体、助燃流体、不可燃流体或阻燃流体;
S4:样气混合物搅拌完成后静置片刻,同时启动摄像装置和点火系统,或先行启动摄像装置再开始点火;
S5:反应结束后根据摄像装置记录影像、数据采集与控制系统从压力、温度和湿度传感器实时记录的历史数据判定可燃流体混合物的爆炸极限、燃烧火焰特性和火焰传播速度特性;
S6:试验结束后返回第一步清洗反应容器,将燃烧产物抽出并经过酸碱中和试剂和物理吸附剂等处理后排放或储存;
根据试验结果分析,未达到实验目的则继续上述试验步骤,达到试验目的试验结束。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114609187A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-06-10 | 中国安全生产科学研究院 | 耦合环境因素影响的多相体系燃爆测试装置 |
CN115728438A (zh) * | 2022-11-18 | 2023-03-03 | 天津大学 | 一种可变点火能工质燃烧特性测试装置及其方法 |
CN117332620A (zh) * | 2023-12-01 | 2024-01-02 | 广东海洋大学 | 基于大气腐蚀数据的耐腐蚀材料优化方法及系统 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100063748A1 (en) * | 2008-09-10 | 2010-03-11 | Delphian Corporation | Gas Detector System and Method |
CN106596835A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-04-26 | 中国矿业大学 | 一种可控温湿度、氧浓度的可燃物倾斜燃烧特性实验装置 |
CN109374678A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-02-22 | 大连理工大学 | 一种高温高压下可燃介质点火及爆炸特性测试系统及方法 |
CN110702732A (zh) * | 2019-09-20 | 2020-01-17 | 北京石油化工学院 | 湿度可调的可燃气体爆炸特性测试装置及方法 |
US20200400601A1 (en) * | 2018-03-03 | 2020-12-24 | James SAWADA | Sensor and method for detecting combustible gas |
AU2020104269A4 (en) * | 2020-03-17 | 2021-03-11 | Nanjing Tech University | Experimental device and method for hot surface ignition of combustible gas in flowing state |
-
2021
- 2021-12-01 CN CN202111450191.8A patent/CN114137024B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100063748A1 (en) * | 2008-09-10 | 2010-03-11 | Delphian Corporation | Gas Detector System and Method |
CN106596835A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-04-26 | 中国矿业大学 | 一种可控温湿度、氧浓度的可燃物倾斜燃烧特性实验装置 |
US20200400601A1 (en) * | 2018-03-03 | 2020-12-24 | James SAWADA | Sensor and method for detecting combustible gas |
CN109374678A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-02-22 | 大连理工大学 | 一种高温高压下可燃介质点火及爆炸特性测试系统及方法 |
CN110702732A (zh) * | 2019-09-20 | 2020-01-17 | 北京石油化工学院 | 湿度可调的可燃气体爆炸特性测试装置及方法 |
AU2020104269A4 (en) * | 2020-03-17 | 2021-03-11 | Nanjing Tech University | Experimental device and method for hot surface ignition of combustible gas in flowing state |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
ZHAI, RUI: "Effect of environmental condition on the flammability limits of two isomers of tetrafluoropropene", 《COMBUSTION AND FLAME》, 31 December 2019 (2019-12-31) * |
ZHAI, RUI: "Effect of temperature and humidity on the flammability limits of hydrocarbons", 《FUEL》, 15 June 2020 (2020-06-15) * |
任常兴;张欣;张琰;孙晓涛;李晋;: "可燃气体及混合物爆炸极限影响特征研究", 消防科学与技术, no. 11, 15 November 2017 (2017-11-15) * |
李银昌: "环境温度对汽油蒸气爆炸下限的影响", 《后勤工程学院学报》, 30 March 2013 (2013-03-30) * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114609187A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-06-10 | 中国安全生产科学研究院 | 耦合环境因素影响的多相体系燃爆测试装置 |
CN115728438A (zh) * | 2022-11-18 | 2023-03-03 | 天津大学 | 一种可变点火能工质燃烧特性测试装置及其方法 |
CN115728438B (zh) * | 2022-11-18 | 2024-05-28 | 天津大学 | 一种可变点火能工质燃烧特性测试装置及其方法 |
CN117332620A (zh) * | 2023-12-01 | 2024-01-02 | 广东海洋大学 | 基于大气腐蚀数据的耐腐蚀材料优化方法及系统 |
CN117332620B (zh) * | 2023-12-01 | 2024-02-23 | 广东海洋大学 | 基于大气腐蚀数据的耐腐蚀材料优化方法及系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN114137024B (zh) | 2024-05-14 |
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