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原文传递一种湍流预混气体管道爆炸实验测试装置及方法

专利名称：	一种湍流预混气体管道爆炸实验测试装置及方法
摘要：	本发明涉及一种湍流预混气体管道爆炸实验测试装置，包括可燃气瓶、空气瓶、质量流量控制器、实验管道、温度传感器、高速摄像机、光电传感器、压力传感器、数据采集卡、混合气管及主控计算机，其中实验管道包括承载机架、有机透明玻璃管、密封板、聚氯乙烯薄膜、高压脉冲点火器、湍流发生器，可燃气瓶、空气瓶均嵌于承载机架内，高速摄像机、光电传感器均与承载机架连接；实验测试方法包括硬件设备组装，设备预制，爆炸试验及循环试验等四个步骤。本发明易于观察实验现象，实验过程稳定，准确测量爆炸压力和记录火焰传播情况。实验装置通过侧向泄爆，可以承受一定压力，同时也有较高的气密性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河南;41
申请人：	河南理工大学
发明人：	王健;刘小燕;武勇;郑立刚;潘荣锟;余明高
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910347172.9
公开号：	CN109991277A
代理机构：	郑州浩德知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	王国旭
分类号：	G01N25/54(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	454000 河南省焦作市高新区世纪大道2001号
主权项：	1.一种湍流预混气体管道爆炸实验测试装置，其特征在于：所述的湍流预混气体管道爆炸实验测试方法包括可燃气瓶、空气瓶、质量流量控制器、实验管道、温度传感器、高速摄像机、光电传感器、压力传感器、数据采集卡、混合气管及主控计算机，其中所述实验管道包括承载机架、有机透明玻璃管、密封板、聚氯乙烯薄膜、高压脉冲点火器、湍流发生器，其中所述承载机架为框架结构，所述有机透明玻璃管至少一条，通过定位机构与承载机架上端面相互连接并与水平面平行分布，所述有机透明玻璃管为横断面呈正圆形的空心管状结构，其前端面和后端面均与密封板相互连接并同轴分布，所述密封板与有机透明玻璃管端面间另设至少一层聚氯乙烯薄膜，所述有机透明玻璃管前端面的密封板上设至少一个进气口、一个高压脉冲点火器及至少一个压力传感器，其中所述高压脉冲点火器位于有机透明玻璃管内，与密封板内表面连接并与有机透明玻璃管同轴分布，所述进气口和压力传感器均环绕有机透明玻璃管轴线均布，所述有机透明玻璃管侧壁设至少一个排气口，所述排气口与有机透明玻璃管后端面间间距不大于20厘米，且排气口轴线与有机透明玻璃管轴线呈30°—90°夹角，所述湍流发生器至少四个，以有机透明玻璃管中点对称分布在有机透明玻璃管侧表面并环绕有机透明玻璃管轴线均布，且各湍流发生器中，沿有机透明玻璃管轴线方向分布的相邻两个湍流发生器间间距为有机透明玻璃管有效长度的至少1/2，所述且各湍流发生器轴线与有机透明玻璃管轴线相交并呈15°—90°夹角，所述温度传感器至少一个，位于有机透明玻璃管中点对应的有机透明玻璃管侧壁上，所述可燃气瓶、空气瓶均至少一个，均嵌于承载机架内，且所述可燃气瓶、空气瓶分别通过质量流量控制器与混合气管进气端连通，所述混合气管出气端与实验管道进气口相互连通，所述高速摄像机、光电传感器均至少一个，分别位于有机透明玻璃管外侧并与承载机架连接，其中所述光电传感器轴线与高压脉冲点火器轴线相交并呈0°—60°夹角，且交点位于高压脉冲点火器前端面，所述光电传感器和高压脉冲点火器轴线均位于与承载机架上端面平行的同一平面内，所述高速摄像机轴线与有机透明玻璃管轴线垂直并相交，且交点位于有机透明玻璃管中点位置，所述的主控计算机嵌于承载机架上端面，并分别与质量流量控制器、数据采集卡、高速摄像机及实验管道的各湍流发生器电气连接，所述数据采集卡分别与温度传感器、光电传感器、压力传感器电气连接。 2.根据权利要求1所述的一种湍流预混气体管道爆炸实验测试方法，其特征在于：所述的湍流发生器与有机透明玻璃管侧壁通过转台机构连接，且所述转台机构上设至少一个角度传感器，所述转台机构和角度传感器均与主控计算机电气连接。 3.根据权利要求1所述的一种湍流预混气体管道爆炸实验测试方法，其特征在于：所述的定位机构为卡箍、弹性支座、滑轨及螺栓中的任意一种。 4.根据权利要求1所述的一种湍流预混气体管道爆炸实验测试方法，其特征在于：所述的聚氯乙烯薄膜厚度为0.5—3毫米，且密封板处的聚氯乙烯薄膜不大于5层，总厚度不大于20毫米。 5.一种湍流预混气体管道爆炸实验测试方法，其特征在于：所述的湍流预混气体管道爆炸实验测试方法，包括以下步骤： S1，硬件设备组装，首先根据试验需要，将可燃气瓶、空气瓶、质量流量控制器、实验管道、温度传感器、高速摄像机、光电传感器、压力传感器、数据采集卡、混合气管及主控计算机进行组装备用； S2，设备预制，完成S1步骤后，将高速摄像机，压力传感器、温度传感器、光电传感器及主控计算机均接通电源并开机运行，然后对主控计算机软件进行调试，并对高速摄像机，压力传感器、温度传感器、光电传感器运行参数设定，最后调整摄像机相机位置和焦距，使其镜头正对有机透明玻璃管，调整相机镜头焦距，并进行1—3次抓拍测试，并在测试图像分辨率满足使用需要时停机备用，然后通过质量流量控制器对可燃气瓶、空气瓶内气体调节并在混合气管内进行气体混合，然后将混合气通入到实验管道的有机透明玻璃管内，且通入有机透明玻璃管内气体体积为有机透明玻璃管容积的2—5倍，然后关闭有机透明玻璃管的进气口和排气口，对有机透明玻璃管内混合气体进行保压； S3，爆炸试验，由完成S2步骤后，由主控计算机驱动实验管道的各湍流发生器运行，一方面调整湍流发生器的工作角度，另一方面调整湍流发生器的驱动功率，并在完成湍流发生器运行调整后，并使湍流发生器稳定运行1—3分钟后，由主控计算机驱动高压脉冲点火器运行，对有机透明玻璃管内混合气体进行引燃，同时由光电传感器捕捉点火电极发出的电火花并转换成电信号，触发高速摄像机工作，同时利用温度传感器、压力传感器监测火焰温度及爆炸压力变化，并将检测到的参数及高速摄像机抓拍图像传递至主控计算机进行识别并保存； S4，循环试验，完成S3步骤后，一方面由主控机算计对S3步骤时间采集的数据进行识别并保存，另一方面关闭湍流发生器，同时打开有机透明玻璃管的排气口并使有机透明玻璃管自然冷却至常温，然后通过质量流量控制器对可燃气瓶、空气瓶内气体调节并在混合气管内进行气体混合，然后将混合气通入到实验管道的有机透明玻璃管内，且通入有机透明玻璃管内气体体积为有机透明玻璃管容积的2—5倍，然后关闭有机透明玻璃管的进气口和排气口，对有机透明玻璃管内混合气体进行保压，完成保压作业后再次返回至S3步骤进行爆炸试验即可，且每次爆炸试验获取的数据均独立存放。
所属类别：	发明专利