[发明专利]高压爆炸极限测量装置及基于该装置的摩尔分数配气方法

说明书

高压爆炸极限测量装置及基于该装置的摩尔分数配气方法，包括爆炸容器、压缩空气储罐以及一个或多个可燃气体配气组件；其中，爆炸容器与压缩空气储罐之间通过压缩空气进气管相连，每个可燃气体配气组件均与爆炸容器相连；爆炸容器与压缩空气储罐上均设置有温度测量部件、温度控制部件以及压力传感器。本发明可以精确获取可燃物在其与空气混合物中精确的摩尔分数，解决了爆炸极限实验研究自最开始至今都无法精确定量表征的问题。对于可燃性气体，通过建立其精确的专用状态方程，尤其是Helmholtz状态方程，也可以精确得到混合物的摩尔分数。

技术领域

本发明涉及可燃性气体与液体蒸气安全性指标的测量，特别涉及到一种可燃性气体及可燃性气-液混合物高压爆炸极限测量装置及基于该装置的摩尔分数配气方法，可以用于可燃性气体与液体的安全性研究工作。

背景技术

爆炸极限是表征气体与液体蒸气可燃性最重要的指标之一，表示其在空气中可以发生燃烧的浓度范围。不同的可燃性物质，其爆炸极限数据均不相同，且在不同的初始温度和压力条件下，可燃性物质的爆炸极限的大小均不相同。爆炸极限作为可燃性物质重要性质和安全性分析的数据，在实际能源、化工、化学、消防、制药等领域具有重要的应用价值。

目前测量可燃性物质爆炸极限的方法分为观测法与测压法两种，其中观测法主要用于初始压力为常压下爆炸极限的测量，测压法则可以测量物质在不同初始压力条件下的爆炸极限。目前关于可燃性物质爆炸极限的研究大多局限在可燃性气体的研究，而对于可燃性液体爆炸极限的研究则较为少见。同时，通过对国内外文献的调研，尚未发现可燃性气体-液体混合物爆炸极限的实验研究报导。

已有的爆炸极限测量装置在测量时，若可燃性物质为气体，通过理想气体分压定律计算得到可燃气体在其与空气混合物中的体积分数；若可燃性物质为液体，通过理想气体状态方程的计算方法得到可燃性液体在其与空气混合物中的体积分数，通过该体积分数进行配气后再进行点火试验。在使用该体积比的配气方法时，若可燃性气体或液体蒸气与理想气体较为接近，其配气具有一定的准确度；然而，若可燃性气体或液体蒸气与理想气体相差较大时，使用该配气方法得到体积比则与可燃性物质在其温度和压力条件下实际的体积比具有较大的偏差。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压爆炸极限测量装置及基于该装置的摩尔分数配气方法。

为实现上述目的，本发明采用以下的实验方案来实现：

一种高压爆炸极限测量装置，包括爆炸容器、压缩空气储罐以及一个或多个可燃气体配气组件；

其中，爆炸容器与压缩空气储罐之间通过压缩空气进气管相连，每个可燃气体配气组件均与爆炸容器相连；

爆炸容器与压缩空气储罐上均设置有温度测量部件、温度控制部件以及压力传感器。

本发明进一步的改进在于，所述的爆炸容器为球形金属容器，爆炸容器的侧壁安装多个爆破片，爆破片为焊接式，爆破压力为30-100MPa；爆炸容器侧壁还安装有铠装热电偶，铠装热电偶为K分度，铠装部分伸入爆炸容器内部，测量端位于球体中心附近；

爆炸容器外侧还缠绕有第二加热带，压缩空气储罐外侧缠绕有第一加热带，第二加热带和第一加热带均分别由多根加热带组成，分别缠绕在爆炸容器和压缩空气储罐外侧不同的高度位置处，每根第二加热带与爆炸容器之间布置有多支第六铂电阻温度计，每根第一加热带与压缩空气储罐之间布置有多支第五铂电阻温度计，每根加热带分别连接至一台温度控制器，由温度控制器自动控制加热带的加热功率，从而控制爆炸容器和压缩空气储罐内部气体的温度。

本发明进一步的改进在于，爆炸容器顶部设置有端盖，端盖上设置有点火部件；点火部件包括密封件、点火电极和熔断丝；点火电极伸入到爆炸容器内部，熔断丝设置在点火电极底端，点火电极与端盖之间通过密封件进行密封；密封件与点火电极之间通过玻璃烧结的方式绝缘；