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原文传递火灾、爆炸及其耦合作用下储油罐破坏实验平台及方法

专利名称：	火灾、爆炸及其耦合作用下储油罐破坏实验平台及方法
摘要：	本发明火灾、爆炸及其耦合作用下储油罐破坏实验平台及方法是一种对储罐的力学以及热力学相关的破坏作用进行分析的实验平台及其实验方法。包括储罐模型、支架、辐射式电加热装置、实验测量采集系统和爆炸冲击波发生装置；储罐模型安装在支架上；辐射式电加热装置为独立的部分；实验测量采集系统包括高速摄像仪、箔式电阻应变片、热电偶、压力传感器、激光位移传感器和数据采集器；所述爆炸冲击波发生装置包括药柱、雷管和引爆器，所述药柱采用TNT药柱；在储罐模型上部还开有注水口。可针对特定几何形状、材质的模型进行实验研究，具有普遍的适用性；实验参数调控简便，模拟在储罐不同油品充液高度状况不同位置发生爆炸的实验模拟研究。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京工业大学
发明人：	蒋军成;刘海森;李云浩;喻源;王志荣
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201910195028.8
公开号：	CN109708982A
代理机构：	南京品智知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	奚晓宁;杨陈庆
分类号：	G01N3/313(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	211816 江苏省南京市浦口区浦珠南路30号
主权项：	1.一种火灾、爆炸及其耦合作用下储油罐破坏实验平台，其特征在于：包括储罐模型、支架、辐射式电加热装置、实验测量采集系统和爆炸冲击波发生装置；储罐模型安装在支架上；所述储罐模型是带有顶盖的中空立体容器；辐射式电加热装置为独立的部分，辐射式电加热装置包括半圆柱面状的框架，在所述框架半圆柱面外侧的上顶和下底之间固定有若干根加热管，各加热管之间采用并联的方式通过导线与温度控制箱相连；温度控制箱的每一个输出通道连接控制一个加热管，接线完成后，将温度控制箱外接380V三相四线制交流电即可进行加热；使用时，辐射式电加热装置放置在储罐模型附近，通过通电后的加热管向外辐射热量对储罐模型进行加热；实验测量采集系统包括高速摄像仪、箔式电阻应变片、热电偶、压力传感器、激光位移传感器和数据采集器；高速摄像仪、箔式电阻应变片、热电偶、压力传感器和激光位移传感器分别与数据采集器相连；高速摄像仪布置在储罐模型的周围；箔式电阻应变片、热电偶均匀分布于储罐模型的外壁上；在储罐模型外壁上打有安装孔，压力传感器设置在安装孔内；激光位移传感器置于辐射式加热装置的侧面，避免高温的直接辐射，用于测量储罐模型热量吸收集中位置处的形变位移量，采集测量得到的数据实时地导入数据采集器中；高速摄像仪分布在储罐模型的四周；高速摄像仪记录的形变过程通过线缆实时传输进数据采集器中；所述爆炸冲击波发生装置包括药柱、雷管和引爆器，所述药柱采用TNT药柱；在储罐模型顶盖上设有放置孔，药柱装在雷管的端部，雷管带着药柱通过放置孔伸入储罐模型内部，雷管的另一端通过导爆索与引爆器相连；在储罐模型上部还开有注水口，用于向储罐模型内加入液态水，作为实验中的模拟液态油品。 2.根据权利要求1所述的火灾、爆炸及其耦合作用下储油罐破坏实验平台，其特征在于：数据采集器采用支持无线网络通讯的工业数据采集器。 3.根据权利要求1所述的火灾、爆炸及其耦合作用下储油罐破坏实验平台，其特征在于：所述箔式电阻应变片沿着盛装在储罐模型内的圆柱型模型所需测量各点的经向及纬向粘贴。 4.根据权利要求1所述的火灾、爆炸及其耦合作用下储油罐破坏实验平台，其特征在于：所述加热管均布在框架的半圆柱面外侧，并通过设置在框架的上顶和下底上对称的固定孔固定。 5.根据权利要求1所述的火灾、爆炸及其耦合作用下储油罐破坏实验平台，其特征在于：所述支架为不锈钢支架，用于平稳支撑储罐模型。 6.根据权利要求1所述的火灾、爆炸及其耦合作用下储油罐破坏实验平台，其特征在于：所述设备支架为不锈钢支架。 7.根据权利要求1所述的火灾、爆炸及其耦合作用下储油罐破坏实验平台，其特征在于：所述框架为不锈钢框架。 8.根据权利要求1所述的火灾、爆炸及其耦合作用下储油罐破坏实验平台，其特征在于：所述加热管采用石英管或陶瓷加热管。 9.权利要求1所述的火灾、爆炸及其耦合作用下储油罐破坏实验平台的实验方法，其特征在于，包括如下步骤： 1）实验环境的布置； 1-1）将箔式电阻应变片粘贴在储罐模型表面，均匀分布在模型的一侧，沿着储罐模型的经向及纬向方向粘贴，用专用胶水粘贴固定，并在表面覆盖聚乙烯薄膜，加热固化4小时以上，或者常温固化至少24小时； 1-2）将若干个热电偶通过焊接的方法焊在储罐模型的一侧表面上； 1-3）将压力传感器安装在储罐模型外壁的安装孔内；将激光位移传感器安放在水平对准模型中心位置；通过储罐模型顶盖上设有的放置孔置入带药柱的雷管；将高速摄像仪放置在实验所需观测位置，并打开电源，设为摄像状态； 1-4）检查确保箔式电阻应变片、热电偶、激光位移传感器、高速摄像仪均与数据采集器7通过线缆连接； 1-5）在通过注水口向储罐模型内部注入液态水后，将储罐模型密封，放置在支架上，并使支架与混凝土底座固定连接； 1-6）将装有加热管的框架与温度控制箱接线； 2）步骤（1）中所有装置安装连接完成后，接通所有电源，调整温度控制箱，使得热辐射式电加热装置运作，通过调节热辐射式电加热装置的功率来改变储罐模型的温升速率，从而对模型在不同温升速率下的力学性能进行研究；改变设备支架的高度，用以模拟研究不同火焰高度下对储罐模型的破坏作用差异； 3）实时关注数据采集器中对热电偶测得的数据，当储罐模型的表面温度达到实验研究者要求的温度时，按下引爆器的引爆按钮；实现对相同规格的储罐模型进行在几种不同温度下的实验模拟，用以研究在模型达到不同温度下，内部气体燃爆对于储罐模型的罐壁的破坏作用研究。 10.权利要求1所述的火灾、爆炸及其耦合作用下储油罐破坏实验平台的实验方法，其特征在于，包括如下步骤： 1）实验环境的布置； 1-1）将箔式电阻应变片粘贴在储罐模型表面，均匀的分布在模型的一侧，沿着储罐模型的经向及纬向方向粘贴，用专用胶水粘贴固定，并在表面覆盖聚乙烯薄膜，加热固化4小时以上，或者常温固化至少24小时； 1-2）将热电偶通过焊接的方法焊在储罐模型的一侧表面上； 1-3）将压力传感器安装在储罐模型3外壁的安装孔内；将激光位移传感器安放在水平对准模型中心位置；通过储罐模型顶盖上设有的放置孔置入带药柱的雷管；将高速摄像仪放置在实验所需观测位置，并打开电源，设为摄像状态； 1-4）检查确保箔式电阻应变片、热电偶、激光位移传感器、高速摄像仪均与数据采集器通过线缆连接； 1-5）在通过注水口向储罐模型内部注入液态水后，将储罐模型密封，放置在支架上，并使支架与混凝土底座固定连接； 1-6）将装有加热管的框架与温度控制箱接线； 2）按下引爆器的引爆按钮； 3）调节设备支架的高度，用以模拟研究不同的火焰高度对储罐模型的破坏作用差异； 4）完成上述步骤后，接通所有电源，调节温度控制箱，使得热辐射式电加热装置运作，通过调节热辐射式电加热装置的功率来改变储罐模型的温升速率；实现对相同规格的储罐模型在不同温升速率下的实验模拟，用以研究储罐模型在内部油品蒸汽燃爆影响后，遭到不同强度外部热力辐射作用下，对于储罐的破坏性作用的研究。
所属类别：	发明专利