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原文传递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

专利名称：	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
摘要：	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。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山西;14
申请人：	太原理工大学
发明人：	冯彪;赵贯甲;马素霞;王丹
专利状态：	有效
申请日期：	2021-12-01T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-04T00:00:00+0800
申请号：	CN202111450191.8
公开号：	CN114137024A
代理机构：	太原晋科知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	杨斌华
分类号：	G01N25/54;G;G01;G01N;G01N25;G01N25/54
申请人地址：	030024 山西省太原市迎泽西大街79号
主权项：	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。
所属类别：	发明专利