[发明专利]一种高压可燃性气体泄漏自燃及激波诱导点火的试验装置

说明书

技术领域

本发明属于可燃性气体的安全的技术领域，具体涉及一种高压可燃性气体泄漏自燃及激波诱导点火的试验装置。

背景技术

可燃性气体高压储存是提高能源利用效率的一项重要技术，而高压储存的可燃性气体意外泄漏或释放时有可能发生自燃点火现象，进而引发火灾爆炸事故。目前国内外对高压可燃性气体泄漏自燃的机理还没有统一的认识，大部分研究侧重于扩散点火理论。扩散点火理论是指高压可燃性气体通过下游管道或直接释放到空气（或氧气）中，会在气体燃料射流前端形成激波，激波产生高温高压，从而使激波后方空气温度迅速升高，此时高温空气与射流前沿之间会发生分子扩散，形成一定区域的燃料-空气混合层，当混合层温度达到点火温度且气体燃料浓度处于点火范围时，经过一段时间延迟（点火延迟），便会发生自燃点火。目前，国内针对高压可燃性气体泄漏自燃机理的研究还相当少，现有研究主要是对实验现象进行简单描述，通过变换不同的储存压力、不同的下游管道等来确定自燃点火发生条件。由于高压可燃性气体泄漏自燃点火是一个十分复杂的过程，受气体储存压力、下游管道形状和尺寸、管口外障碍物、隔膜破裂过程、气体温度等诸多因素的影响，因此研究不同条件下的高压可燃性气体泄漏自燃点火规律，发展捕捉激波结构变化和自燃点火过程的可视化技术，建立喷射火焰结构尺寸的定量模型，不仅可以深化自燃点火机理研究、拓展射流火焰理论模型，同时还可为发展高压可燃性气体的安全储存技术、完善相关安全标准和规范提供实验依据和理论支撑。

气体高压存储时，一旦发生泄漏会在气体射流前方形成一道激波，若激波作用于可燃性（部分）预混气体，致使其温度升高，当可燃性混合气体温度达到点火温度时，便会发生燃烧，甚至爆炸。目前，国内针对激波诱导点火过程的研究主要在激波管内进行，尺寸较小，不能模拟真实场景。高压气体泄漏时产生的激波诱导可燃性预混气体点火不仅与激波强度、气体初始温度有关，而且还受可燃性气体浓度的影响。针对激波诱导点火现象进行研究并发展点火过程可视化技术，不仅可以更加直观的研究激波诱导点火过程，揭示激波诱导点火机理，还可为发展激波诱导点火抑制技术提供理论依据。

本发明的目的在于提供一种能够进行上述试验的高压可燃性气体泄漏自燃以及激波诱导点火试验平台。

发明内容：

本发明的目的是提供一种高压可燃性气体泄漏自燃及激波诱导点火的试验装置，该装置可以对不同条件下的高压可燃性气体泄漏自燃点火以及激波诱导点火开展试验研究。

本发明采用的技术方案为：一种高压可燃性气体泄漏自燃及激波诱导点火的试验装置，整个试验装置包括高压供气系统、高压储罐和下游管道系统、安全防护系统、动态图像记录系统、数据采集系统以及电磁阀控制系统。高压供气系统主要作用是向高压储罐内连续稳定的充装试验气体，同时还可为试验前气密性的检验、试验后促进装置内尾气的排放提供气源；高压储罐和下游管道系统中包括爆破片夹持器装置，该装置内装有爆破片，高压储罐充装试验气体至一定压力用于模拟高压气体的储存，当储存压力大于爆破片承受压力时，爆破片破裂，试验气体通过下游管道或直接排放到防护箱中；安全防护系统主要由防护箱构成，防护箱用于积聚可燃性气体，防止随意扩散；动态图像记录系统用于记录下游管道管口处激波、激波诱导点火、气体射流以及射流火焰的动态发展变化过程；数据采集系统记录高压储罐内压力变化以及下游管道内压力变化和自燃点火信号，并可输出触发信号，启动动态图像记录系统开始工作；试验装置中电磁阀的开闭由电磁阀控制系统进行控制。