CN206960395U - 一种管道式可燃气体的动态爆炸极限参数测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属工业安全技术领域，为解决无法测定可燃气体动态爆炸极限特性的参数等问题，提供一种管道式可燃气体的动态爆炸极限参数测定装置。连通管连接进气管路和爆炸管路，进气管路为第一气体混合器一侧连接空气源、可燃气源和真空泵，另一侧与二级气体混合器连接；爆炸管路为侧壁设2个观察窗的燃爆管和火焰观察管法兰连接，燃爆管进气端连接与高压放电器连接的点火电极，燃爆管上方连接2个与数据采集记录仪连接的压电传感器，火焰观察管底部设泄爆口。便于可燃气体动态爆炸的研究；减少了对实验数据产生的误差；实现了可燃气体与空气的混合气体在管道内的正常流动；便于观察和拍摄可燃气体动态爆炸使的火焰传播情况；结构简单，操作方便。

Description

一种管道式可燃气体的动态爆炸极限参数测定装置

技术领域

本实用新型属于工业安全技术领域，具体涉及一种管道式可燃气体的动态爆炸极限参数测定装置，可直接用于工业生产和运输中可燃气体的动态爆炸极限参数测定的实验研究。

背景技术

在现有的技术中，高校及研究所对可燃气体燃烧爆炸的研究基本都是在静态条件下进行的，国内外现有的常规静态爆炸实验装置，大部分采用美国矿务局H.F.Coward在1952年提出的装置模式或在其基础上改进的，如其结构为可燃气体供应系统、空气进气系统、点火系统、抽真空系统、燃爆管组成，测试精度较高，但是直观效果较差，没有气体混合系统，而可燃气体与空气的混合均匀程度恰好是影响可燃气体爆炸参数的因素之一，且实验是在静态条件下进行的，与实际生产生活中可燃气体的动态条件不符，目前对可燃气体爆炸的实验测试通常是采用分压式进气法，将燃爆管抽到真空状态，通入一定体积的可燃气体，然后再通入空气使燃爆管处于常压状态，因此产生了局限性，分压式进气法只适用于可燃气体的静态爆炸实验。静态条件下对可燃气体爆炸的测试参数，虽然对实际的防火防爆工作有一定的指导意义，但是无法直接应用。研究可燃气体的动态爆炸，可以解决现代工业火灾的很多问题，为防火防爆工作提供实用、可靠的依据，还可以探索气体爆炸的功能转换问题，为研究管道内流动气体爆炸的应用开辟道路。

发明内容

本实用新型为了解决目前无法实现可燃气体在动态条件下的爆炸特性研究，尤其是无法测定动态爆炸极限特性的参数等问题，提供了一种管道式可燃气体的动态爆炸极限参数测定装置。

本实用新型由如下技术方案实现的：一种管道式可燃气体的动态爆炸极限参数测定装置，包括连通管连接的进气管路和爆炸管路，所述进气管路为第一气体混合器一侧连接空气源、可燃气源和真空泵，另一侧与二级气体混合器连接；空气源与第一气体混合器之间连接有干燥装置和气体流量计I；可燃气源与第一气体混合器之间连接有气体流量计II；第一气体混合器与二级气体混合器之间连接阻火器；所述爆炸管路为侧壁设有2个观察窗的燃爆管和火焰观察管法兰连接，燃爆管的进气端设置点火电极，点火电极通过高压电线与高压放电器连接，燃爆管的进气口与点火电极之间设置真空压力表，燃爆管上方连接2个压电传感器，压电传感器连接数据采集记录仪；所述火焰观察管底部设置泄爆口。

所述第一气体混合器为基于文丘里管的射流混合器，射流混合器为2片法兰I中间依次连接进气管、收缩管、喉管和扩散管，进气管长为60mm，收缩管长为113.39mm，收缩管的收缩角为20°，喉管长为20mm，扩散管长为280.75mm，扩散管的扩散角为8°，所述进气管、收缩管、喉管和扩散管的厚度为2mm；

所述二级气体混合器为基于折面多孔圆盘的静态混合器，静态混合器为2端法兰II连接的圆筒，圆筒内间隔安装有若干组设有通孔的圆盘，每组圆盘为窄角折面多孔圆盘和宽角折面多孔圆盘间隔设置；所述窄角折面多孔圆盘为圆盘上平均分布9条弦，将垂直于弦的直径分成10等分，圆盘上垂直于弦的直径两端分别设置半径为2mm的圆孔I，9条弦上设置角度为90°的折面，折面与圆盘的交线上左右对称设置条形通孔，条形通孔宽度为3mm，条形通孔外侧与圆盘外周的距离为2.5mm，左条形通孔和右条形通孔内侧的距离为5mm；所述宽角折面多孔圆盘为圆盘上平均分布4条弦，将垂直于弦的直径分成5等分，圆盘上垂直于弦的直径两端分别设置半径为4mm的圆孔II，4条弦上设置角度为127°的折面，折面与圆盘的交线上设置中间连通的通孔，通孔宽度为2mm，通孔两端与圆盘外周的距离为3mm。

所述真空压力表与燃爆管进气口距离为80mm，点火电极与燃爆管进气口距离为150mm，点火电极的间距为2mm；2个压电传感器与燃爆管进气口的距离分别为300mm和850mm，2个观察窗与燃爆管进气口的距离分别为150mm和800mm。

所述燃爆管长度为1400mm，内径为60mm，壁厚8mm，燃爆管的材质为304不锈钢；所述火焰观察管外径为90mm，内径为60mm，长度为1000mm，火焰观察管的材质为有机玻璃；连通管为1/2不锈钢管。所述圆筒长为700mm，内径为60mm，壁厚为15mm，窄角折面多孔圆盘和宽角折面多孔圆盘的圆盘直径为60mm，厚为1mm。法兰、法兰I、法兰II厚为15mm。

第一个观察窗正对着点火电极，用来观察电极放电情况，第二个观察窗用来观测点火后火焰是否向右侧传播；两个压电传感器用来监测可燃气体在动态爆炸情况下前后两部分的爆炸压力，爆炸压力曲线通过数据采集记录仪显示在电脑屏幕上。

燃爆管、火焰观察管、点火电极、真空压力表、压电传感器、数据采集记录仪、高压放电器、观察窗组成爆炸管，点火电极位于燃爆管两侧，与高压放电器连接，通过改变高压放电器的点火电压来确定可燃气体动态爆炸的最小点火能；两个压电传感器位于燃爆管上方，与数据采集记录仪相连，用于采集可燃气体动态爆炸压力，两个观察窗位于燃爆管侧方，用于观察点火电极的放电情况和火焰传播情况，燃爆管与火焰观察管相连，火焰观察管用来观察火焰传播情况；为了实验过程中的安全性，在火焰观察管右侧设置了泄爆口。

利用上述装置测定可燃气体动态爆炸极限特性的方法，具体步骤为：

(1)计算不同比例的可燃气体和空气同时进气时在15-20s的时间内能够充满燃爆管所需要的流速；

(2)开启高压放电器、数据采集记录仪和高速摄影机；

(3)真空泵将爆炸管路抽成真空，5分钟内管道内压力变化≤1KPa；

(4)打开可燃气源和空气源，根据步骤(1)计算的可燃气体和空气的流量和进气时间，调节流量计，在进气时间内使可燃气和空气的混合气体充满燃爆管；

(5)混合气体充满燃爆管后，按照步骤(1)计算的可燃气体和空气的流量继续通入两种气体5-10s，使混合气体在管道内保持流动状态；

(6)开启点火电极点火，同时触发数据采集记录仪和高速摄影机，通过燃爆管上的观察窗口观察混合气体是否被点燃，混合气体点燃则采集爆炸管内的爆炸压力参数，记录混合气体动态爆炸的火焰传播，同时降低可燃气体在混合气体中浓度α进行下次实验，混合气体未被点燃，增加可燃气体在混合气体中浓度α进行下次实验；

(7)用空压机清理管道至少3次后继续从步骤(2)开始进行下次实验；

其中：步骤(1)中所述流速依据所设置的气体流量计的量程、气体流量计的刻度要求、燃爆管体积进行计算。

步骤(6)中所述可燃气体在混合气体中浓度α为可燃气体静态爆炸极限的上限≤α≤可燃气体静态爆炸极限的下限；所述爆炸管内待测混合气体点火是采用管道内置点火电极通过高压放电器点火；燃爆管内待测混合气体点燃的同时触发爆炸特性参数数据的采集。

具体数据采集方法为：可燃气体动态爆炸极限是通过燃爆管上的观察窗观察混合气体点燃状态，数据采集记录仪记录爆炸压力参数，计算可燃气体动态爆炸极限；可燃气体动态爆炸最小点火能是通过改变高压放电器的点火电压来确定；可燃气体动态爆炸最大压力是通过压电传感器和数据采集记录仪记录获得，压力上升速率是通过数据记录仪中记录的压力以及时间的变化而计算获得；高速摄影机拍摄可燃气体动态爆炸火焰传播过程来计算火焰传播速度；纹影仪观察并分析可燃气体动态爆炸的火焰前锋振面的微观结构。

可燃气体动态爆炸特性参数数据包括可燃气体动态爆炸极限、可燃气体动态爆炸最大压力及压力上升速率、可燃气体动态爆炸火焰传播速度以及火焰前锋振面的微观结构；通过观察窗、数据采集记录仪实现对可燃气体动态爆炸极限的确定；通过改变高压放电器的点火电压来实现对可燃气体动态爆炸最小点火能的确定；通过压电传感器和数据采集记录仪实现对可燃气体动态爆炸最大压力及压力上升速率的采集，通过高速摄影机拍摄可燃气体动态爆炸火焰传播过程来计算火焰传播速度，以及通过纹影仪来观察并研究可燃气体动态爆炸的火焰前锋振面的微观结构；爆炸管路内待测混合气体点燃的同时触发爆炸特性参数数据的采集。

可燃气体浓度变化范围主要是在可燃气体静态爆炸极限的基础上确定的，例如甲烷浓度变化范围为5％-15％，氢气的浓度变化范围为4％-75.6％；所述爆炸管内待测混合气体点燃是管道内置电极通过高压放电器点火来实现的。

本实用新型在常温常压下，利用流量计将可燃气体与空气同时进气，通过二级气体混合器将二者充分混合，在连续进气的情况下用高压放电器点火放电，测量可燃气体的爆炸极限、最小点火能、爆炸压力等因素，利用高速摄影机和纹影仪可以拍摄可燃气体动态爆炸下火焰的传播情况和火焰前锋振面的微观结构。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：(1)采用两种气体同时进气的方法，摒弃传统的二步式分压进气法，利用流量计控制所需两种气体的量，便于进行可燃气体动态爆炸的研究；(2)二级气体混合器可以使可燃气体与空气充分混合，减少了因气体混合不均匀对试验数据产生的误差；(3)燃爆管与火焰观察管连接组成的爆炸管路，在经济安全和不间断进气的前提下，实现了可燃气体与空气的混合气体在管道内的正常流动；(4)有机玻璃制成的火焰观察管，便于观察和拍摄可燃气体动态爆炸使的火焰传播情况；(5)该装置结构简单，操作方便。

本实用新型主要针对在生产和运输过程中可燃气体的动态爆炸极限参数的测定。还可以针对在生产和运输过程中可燃气体的动态爆炸特性参数的测定，进行最小点火能，可燃气体的动态爆炸最大压力及压力上升速率，可燃气体的动态爆炸火焰传播速度及可燃气体的动态爆炸火焰前锋振面的微观结构的测定及试验研究工作。

附图说明

图1为本实用新型管道式可燃气体的动态爆炸极限参数测定装置结构示意图，图中：1-空气源；2-干燥装置；3-气体流量计I；4-第一气体混合器；5-阻火器；6-二级气体混合器；7-真空压力表；8-压电传感器；9-数据采集记录仪；10-燃爆管；11-火焰观察管；12-真空泵；13-可燃气源；14-气体流量计II；15-高压放电器；16-点火电极；17-观察窗；18-泄爆口；

图2为第一气体混合器结构示意图，图中：4.1-法兰I；4.2-进气管；4.3-收缩管；4.4-喉管；4.5-扩散管；

图3为二级气体混合器结构示意图，图中6.1-法兰II；6.2-窄角折面多孔圆盘；6.3-宽角折面多孔圆盘；6.4-圆筒；

图4为窄角折面多孔圆盘结构示意图，图中：6.21-条形通孔；6.22-圆孔I；

图5为宽角折面多孔圆盘结构示意图，图中：6.31-圆孔II；6.32-通孔；

图6为爆炸管路结构示意图；

图7为所述方法的流程示意图。

图8为高速摄像机测速原理图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种管道式可燃气体的动态爆炸极限参数测定装置，包括连通管连接的进气管路和爆炸管路，所述进气管路为第一气体混合器4一侧连接空气源1、可燃气源13和真空泵12，另一侧与二级气体混合器6连接；空气源1与第一气体混合器4之间连接有干燥装置2和气体流量计I 3；可燃气源13与第一气体混合器4之间连接有气体流量计II 14；第一气体混合器4与二级气体混合器6之间连接阻火器5；如图6所示，所述爆炸管路为侧壁设有2个观察窗17的燃爆管10和火焰观察管11法兰连接，燃爆管10的进气端设置点火电极16，点火电极16通过高压电线与高压放电器15连接，燃爆管10的进气口与点火电极16之间设置真空压力表7，燃爆管10上方连接2个压电传感器8，压电传感器8连接数据采集记录仪9；所述火焰观察管11底部设置泄爆口18。

如图2所示，第一气体混合器为基于文丘里管的射流混合器，射流混合器为2片法兰I 4.1中间依次连接进气管4.2、收缩管4.3、喉管4.4和扩散管4.5，进气管长为60mm，收缩管长为113.39mm，收缩管的收缩角为20°，喉管长为20mm，扩散管长为280.75mm，扩散管的扩散角为8°，所述进气管、收缩管、喉管和扩散管的厚度为2mm；

如图3所示，二级气体混合器为基于折面多孔圆盘的静态混合器，静态混合器为2端法兰II 6.1连接圆筒6.4，圆筒6.4内间隔安装有若干组设有通孔的圆盘，每组圆盘为窄角折面多孔圆盘6.2和宽角折面多孔圆盘6.3间隔设置；如图4所示，所述窄角折面多孔圆盘6.2为圆盘上平均分布9条弦，将垂直于弦的直径分成10等分，圆盘上垂直于弦的直径两端分别设置半径为2mm的圆孔I 6.22，9条弦上设置角度为90°的折面，折面与圆盘的交线上左右对称设置条形通孔6.21，条形通孔6.21宽度为3mm，条形通孔外侧与圆盘外周的距离为2.5mm，左条形通孔和右条形通孔内侧的距离为5mm；如图5所示，所述宽角折面多孔圆盘6.3为圆盘上平均分布4条弦，将垂直于弦的直径分成5等分，圆盘上垂直于弦的直径两端分别设置半径为4mm的圆孔II6.31，4条弦上设置角度为127°的折面，折面与圆盘的交线上设置中间连通的通孔6.32，通孔宽度为2mm，通孔两端与圆盘外周的距离为3mm。

所述真空压力表与燃爆管进气口距离为80mm，点火电极与燃爆管进气口距离为150mm，点火电极的间距为2mm；2个压电传感器与燃爆管进气口的距离分别为300mm和850mm，2个观察窗与燃爆管进气口的距离分别为150mm和800mm。

所述燃爆管长度为1400mm，内径为60mm，壁厚8mm，燃爆管的材质为304不锈钢；所述火焰观察管外径为90mm，内径为60mm，长度为1000mm，火焰观察管的材质为有机玻璃；连通管为1/2不锈钢管。所述圆筒长为700mm，内径为60mm，壁厚为15mm，窄角折面多孔圆盘和宽角折面多孔圆盘的圆盘直径为60mm，厚为1mm。法兰、法兰I、法兰II厚为15mm。

第一个观察窗正对着点火电极，用来观察电极放电情况，第二个观察窗用来观测点火后火焰是否向右侧传播；两个压电传感器用来监测可燃气体在动态爆炸情况下前后两部分的爆炸压力，爆炸压力曲线通过数据采集记录仪显示在电脑屏幕上。

燃爆管、火焰观察管、点火电极、真空压力表、压电传感器、数据采集记录仪、高压放电器、观察窗组成爆炸管，点火电极位于燃爆管两侧，与高压放电器连接，通过改变高压放电器的点火电压来确定可燃气体动态爆炸的最小点火能；两个压电传感器位于燃爆管上方，与数据采集记录仪相连，用于采集可燃气体动态爆炸压力，两个观察窗位于燃爆管侧方，用于观察点火电极的放电情况和火焰传播情况，燃爆管与火焰观察管相连，火焰观察管用于观察可燃气体爆炸后火焰的传播情况；为了实验过程中的安全性，在火焰观察管右侧设置了泄爆口。

利用上述装置测定可燃气体动态爆炸极限参数的方法，具体步骤为：

(1)计算不同比例的可燃气体和空气同时进气时在15-20s的时间内能够充满燃爆管所需要的流速；

(2)开启高压放电器、数据采集记录仪和高速摄影机；

(3)真空泵将爆炸管路抽成真空，5分钟内管道内压力变化≤1KPa；

(4)打开可燃气源和空气源，根据步骤(1)计算的可燃气体和空气的流量和进气时间，调节流量计，在进气时间内使可燃气和空气的混合气体充满燃爆管；

(5)混合气体充满燃爆管后，按照步骤(1)计算的可燃气体和空气的流量继续通入两种气体5-10s，使混合气体在管道内保持流动状态；

(6)开启点火电极点火，同时触发数据采集记录仪和高速摄影机，通过燃爆管上的观察窗口观察混合气体是否被点燃，混合气体点燃则采集爆炸管内的爆炸压力参数，记录混合气体动态爆炸的火焰传播，同时降低可燃气体在混合气体中浓度α进行下次实验，混合气体未被点燃，增加可燃气体在混合气体中浓度α进行下次实验；

以甲烷为例，检测甲烷的动态爆炸下限时，第一次测试浓度甲烷5％，如果没有发生爆炸，则增加0.5％，如果5.5％甲烷发生爆炸，则测试5.3％浓度的甲烷，如果5.3％的甲烷发生爆炸，则测试5.2％浓度的甲烷，如果5.2％浓度的甲烷第一次测试没有爆炸，再连续测试4次，如果测试5次5.2％浓度的甲烷都没有发生爆炸，则实验结束，记录实验结果；如果5.3％浓度的甲烷没有发生爆炸，则测试5.4％浓度的甲烷，如果不发生爆炸，则再连续测试4次，如果5.4％浓度的甲烷测试5次均不发生爆炸，则实验结束，记录实验结果；如果5.5％浓度的甲烷没有发生爆炸，测试方法同上继续测试。

(7)用空压机清理管道至少3次后继续从步骤(2)开始进行下次实验；

其中：步骤(1)中所述流速依据所设置的气体流量计的量程、气体流量计的刻度要求、燃爆管体积进行计算。

步骤(6)中所述可燃气体在混合气体中浓度α为可燃气体静态爆炸极限的上限≤α≤可燃气体静态爆炸极限的下限；所述爆炸管内待测混合气体点火是采用管道内置点火电极通过高压放电器点火；例如甲烷浓度变化范围为5％-15％，氢气的浓度变化范围为4％-75.6％。爆炸管内待测混合气体点火是采用管道内置点火电极通过高压放电器点火；燃爆管内待测混合气体点燃的同时触发爆炸特性参数数据的采集。

具体数据采集方法为：可燃气体动态爆炸极限是通过燃爆管上的观察窗观察混合气体点燃状态，数据采集记录仪记录爆炸压力参数，根据GB/T 12474-2008《空气中可燃气体爆炸极限测定方法》，可燃气体爆炸上(下)限计算公式为：可燃气体发生爆炸的最大(小)浓度和不发生爆炸的最小(大)浓度的平均值，即计算可燃气体动态爆炸极限；可燃气体动态爆炸最小点火能是通过调节电火花发生器的放电电压，增大或减小点燃混合气体的点火能量，由此来确定不同浓度可燃气体爆炸所需要的最小点火能，可燃气体动态爆炸最大压力是通过压电传感器和数据采集记录仪记录获得，压力上升速率是通过数据记录仪中记录的压力以及时间的变化而计算获得；高速摄影机拍摄可燃气体动态爆炸火焰传播过程来计算火焰传播速度；纹影仪观察并分析可燃气体动态爆炸的火焰前锋振面的微观结构。

不同比例的可燃气体和空气同时进气时在20s左右的时间内能够充满燃爆管所需要的流速，主要依据不同流量计的量程不同，燃爆管体积为4L，为保证进气的精确度，气体的流速要符合流量计的刻度要求，表1列举了两种可燃气体的不同比例下的流速。

本实用新型中，燃爆管长1400mm，内径60mm，燃爆管体积30×30×π×1400≈4L，两种气体在20s的时间内充满燃爆管，4/20＝0.2L/s＝12L/min，以甲烷为例，进入5％的甲烷，所以甲烷的流速为12L/min×5％＝0.6L/min，空气的流速为12-0.6＝11.4L/min，根据两种气体流量计的精度，甲烷流量计的精度为每小格0.1L/min，空气流量计的精度为0.5L/min，为了保证进气的准确度，选择测试5％甲烷气体时甲烷的流速为0.6L/min，空气的流速为11.5L/min，按照此流速进气20s，甲烷的浓度为

表1：:两种可燃气体的不同比例下的流速

爆炸管路的真空度是根据实验室所处地理位置的大气压，由于所使用的是真空压力表，所以管道的真空度为-90.55KPa。

可燃气体动态爆炸特性参数数据包括可燃气体动态爆炸极限、可燃气体动态爆炸最大压力及压力上升速率、可燃气体动态爆炸火焰传播速度以及火焰前锋振面的微观结构；通过观察窗、数据采集记录仪实现对可燃气体动态爆炸极限的确定；通过改变高压放电器的点火电压来实现对可燃气体动态爆炸最小点火能的确定；通过压电传感器和数据采集记录仪实现对可燃气体动态爆炸最大压力及压力上升速率的采集，通过高速摄影机拍摄可燃气体动态爆炸火焰传播过程来计算火焰传播速度，以及通过纹影仪来观察并研究可燃气体动态爆炸的火焰前锋振面的微观结构；爆炸管路内待测混合气体点燃的同时触发爆炸特性参数数据的采集。

可燃气体浓度变化范围主要是在可燃气体静态爆炸极限的基础上确定的，例如甲烷浓度变化范围为5％-15％，氢气的浓度变化范围为4％-75.6％；所述爆炸管内待测混合气体点燃是管道内置电极通过高压放电器点火来实现的。

实验例1：以甲烷为例，利用本实用新型所述装置测定甲烷的动态爆炸极限，实验数据如表2、表3：

表2：甲烷的动态爆炸上限

体积/％	甲烷流速/L/min	空气流速/L/min	时间/s	是否爆炸
					14	1.8	11	19	√
14.5	1.7	10	21	√
					15	2.3	13	16	√
17	2.6	12.5	16	√
					17.3	2.4	11.5	18	×
17.1	2.7	13	16	×××××

根据中华人民共和国国家标准，GB/T 12474-2008《空气中可燃气体爆炸极限测定方法》，甲烷的动态爆炸上限为

表3：甲烷的动态爆炸下限

体积/％	甲烷流速/L/min	空气流速/L/min	时间/s	是否爆炸
					6	0.7	11	18	√
5.5	0.5	8.5	27	√
					5.0	0.6	11.5	20	×
5.3	0.7	12.5	18	√
					5.2	0.6	11	21	×××××

根据中华人民共和国国家标准，GB/T 12474-2008《空气中可燃气体爆炸极限测定方法》，甲烷的动态爆炸下限为

动态爆炸最大压力及最大压力上升速率：可燃气体动态爆炸最大压力是指某种可燃气体，在不同浓度下通过一系列实验确定的爆炸压力的最大值。最大压力上升速率是指爆炸过程中测得的爆炸压力随时间变化曲线的最大斜率。数据测试仪器包括压电传感器和数据采集记录仪，管道内混合气体发生爆炸后，产生的压力通过压电传感器将压力信号转化为电信号，通过数据采集记录仪将管道内压力变化的曲线通过电信号的方式显示出来。此时记录的数据是电信号的数据，根据以下公式，将电压值换算为压力值，即可计算出可燃气体动态爆炸的最大压力：

式中；U_m—记录仪中电荷放大器的输出端电压，mv；

S_q设—记录仪中电荷放大器设定的灵敏度，10Pc/unit；

K_v—记录仪中电荷放大器设定的放大倍数，300mv/unit；

S_q—标定的压电传感器的灵敏度。

火焰传播速度：利用高速摄像机连续拍摄若干可燃气体在管道中动态爆炸的火焰传播图片，通过matlab软件处理得到火焰的位移移动，图片之间的时间△t可以根据摄像机可调节的帧数F确定，就可以计算火焰的传播速度，计算公式为：时间△t：

根据相机焦距和视场角1可以确定相机拍摄范围d。假设x或y方向上像元总数为M，N。

相机的一个像元实际代表的尺寸：n＝d/M

可以求出物点S在成像面上的像点S'坐标为(X₀，Y₀)，这样可以得到S点实际的坐标(n×X₀，n×Y₀)以及下一帧坐标(X₁，Y₁)和对应的实际点坐标(n×X₁，n×Y₁)，S点在连续两帧之间的运动距离为：

利用高斯成像公式1/f＝1/u+1/v(f为焦距，u为物距，v为像距)，测量物距OD,可计算成像角2，从而计算S点的坐标。像距OD’为：

而S'D'＝(X₀-M/2)×n₀(n₀为每个像元的尺寸，单位为μm)：

S点在连续两个帧数之间移动的距离为：

则可以计算火焰传播速度为

Claims (6)

1.一种管道式可燃气体的动态爆炸极限参数测定装置，包括连通管连接的进气管路和爆炸管路，其特征在于：所述进气管路为第一气体混合器（4）一侧连接空气源（1）、可燃气源（13）和真空泵（12），另一侧与二级气体混合器（6）连接；空气源（1）与第一气体混合器（4）之间连接有干燥装置（2）和气体流量计I（3）；可燃气源（13）与第一气体混合器（4）之间连接有气体流量计II（14）；第一气体混合器（4）与二级气体混合器（6）之间连接阻火器（5）；所述爆炸管路为侧壁设有2个观察窗（17）的燃爆管（10）和火焰观察管（11）法兰连接，燃爆管（10）的进气端设置点火电极（16），点火电极（16）通过高压电线与高压放电器（15）连接，燃爆管（10）的进气口与点火电极（16）之间设置真空压力表（7），燃爆管（10）上方连接2个压电传感器（8），压电传感器（8）连接数据采集记录仪（9）；所述火焰观察管（11）底部设置泄爆口（18）。

2.根据权利要求1所述的一种管道式可燃气体的动态爆炸极限参数测定装置，其特征在于：所述第一气体混合器为基于文丘里管的射流混合器，射流混合器为2片法兰I（4.1）中间依次连接进气管（4.2）、收缩管（4.3）、喉管（4.4）和扩散管（4.5），进气管长为60mm，收缩管长为113.39mm，收缩管的收缩角为20°，喉管长为20mm，扩散管长为280.75mm，扩散管的扩散角为8°，所述进气管、收缩管、喉管和扩散管的厚度为2mm；

所述二级气体混合器为基于折面多孔圆盘的静态混合器，静态混合器为2端法兰II（6.1）连接圆筒（6.4），圆筒（6.4）内间隔安装有若干组设有通孔的圆盘，每组圆盘为窄角折面多孔圆盘（6.2）和宽角折面多孔圆盘（6.3）间隔设置；所述窄角折面多孔圆盘（6.2）为圆盘上平均分布9条弦，将垂直于弦的直径分成10等分，圆盘上垂直于弦的直径两端分别设置半径为2mm的圆孔I（6.22），9条弦上设置角度为90°的折面，折面与圆盘的交线上左右对称设置条形通孔（6.21），条形通孔（6.21）宽度为3mm，条形通孔外侧与圆盘外周的距离为2.5mm，左条形通孔和右条形通孔内侧的距离为5mm；所述宽角折面多孔圆盘（6.3）为圆盘上平均分布4条弦，将垂直于弦的直径分成5等分，圆盘上垂直于弦的直径两端分别设置半径为4mm的圆孔II（6.31），4条弦上设置角度为127°的折面，折面与圆盘的交线上设置中间连通的通孔（6.32），通孔宽度为2mm，通孔两端与圆盘外周的距离为3mm。

3.根据权利要求1所述的一种管道式可燃气体的动态爆炸极限参数测定装置，其特征在于：所述真空压力表与燃爆管进气口距离为80mm，点火电极与燃爆管进气口距离为150mm，点火电极的间距为2mm；2个压电传感器与燃爆管进气口的距离分别为300mm和850mm，2个观察窗与燃爆管进气口的距离分别为150mm和800mm。

4.根据权利要求1所述的一种管道式可燃气体的动态爆炸极限参数测定装置，其特征在于：所述燃爆管长度为1400mm，内径为60mm，壁厚8mm，燃爆管的材质为304不锈钢；所述火焰观察管外径为90mm，内径为60mm，长度为1000mm，火焰观察管的材质为有机玻璃；连通管为1/2不锈钢管。

5.根据权利要求2所述的一种管道式可燃气体的动态爆炸极限参数测定装置，其特征在于：所述圆筒长为700mm，内径为60mm，壁厚为15mm，窄角折面多孔圆盘和宽角折面多孔圆盘的圆盘直径为60mm，厚为1mm。

6.根据权利要求1或2所述的一种管道式可燃气体的动态爆炸极限参数测定装置，其特征在于：法兰、法兰I、法兰II厚为15mm。