[发明专利]具有浓度梯度的容器管道气体爆炸实验装置及使用方法

摘要

本发明涉及具有浓度梯度的容器管道气体爆炸实验装置及使用方法，开启真空泵，至第一气体浓度受限空间、第二气体浓度受限空间、第三气体浓度受限空间、第四气体浓度受限空间和第五气体浓度受限空间内为真空状态；负压配比梯度浓度，在五个气体浓度受限空间中配比出不同浓度的可燃气体；点火实验，上位机通过同时控制四个密封装置使五个气体浓度受限空间之间同时联通，并向点火装置发出点火指令，PCB压力传感器感应压力变化，火焰探测器探测火焰信号，将监测数据传至上位机进行分析处理。本发明可实现不同位置的点火、不同组合浓度的可燃气体配置功能，从而研究不同工况条件下具有浓度梯度的可燃气体爆炸传播机理和爆炸演化动力学过程。

主权项

1.一种具有浓度梯度的容器管道气体爆炸实验装置，包括控制系统、点火装置、可燃气源（5）、真空泵（6）、空压机（7）、空气气路电磁阀、可燃气气路电磁阀、主管道电磁阀、PCB压力传感器、压力传感器、火焰探测器、安全阀，控制系统由上位机和PLC控制器组成，其特征在于：还包括爆炸反应容器Ⅰ（1）、爆炸反应容器Ⅱ（2）、密封装置（3）、管道支架（4）；所述爆炸反应容器Ⅰ（1）包括反应容器Ⅰ（1‑1）、法兰盖Ⅰ（1‑2）、连接法兰Ⅰ（1‑3）、容器底座Ⅰ（1‑4）；所述反应容器Ⅰ（1‑1）固定在容器底座Ⅰ（1‑4）上，所述连接法兰Ⅰ（1‑3）和法兰盖Ⅰ（1‑2）依次固定在容器法兰Ⅰ（1‑1‑11）上；在反应容器Ⅰ（1‑1）接口Ⅰ（1‑1‑1）上连接安全阀Ⅰ（16‑1），接口Ⅱ（1‑1‑2）上连接PCB压力传感器Ⅰ（12‑1），接口Ⅲ（1‑1‑4）上依次连接容器电磁阀Ⅰ（10‑6）和压力传感器Ⅰ（13‑1），接口Ⅳ（1‑1‑5）上连接容器火焰探测器Ⅰ（14‑1），在反应容器Ⅰ（1‑1）侧面上设有点火预留装置Ⅰ（1‑1‑6）和点火预留装置Ⅱ（1‑1‑9），在反应容器Ⅰ（1‑1）底面设有点火预留装置Ⅲ（1‑1‑10）；所述爆炸反应容器Ⅱ（2）包括反应容器Ⅱ（2‑1）、法兰盖Ⅱ（2‑2）、连接法兰Ⅱ（2‑3）、容器底座Ⅱ（2‑4）；反应容器Ⅱ（2‑1）固定在容器底座Ⅱ（2‑4）上，所述连接法兰Ⅱ（2‑3）和法兰盖Ⅱ（2‑2）依次固定在容器法兰Ⅱ（2‑1‑11）上；在反应容器Ⅱ（2‑1）接口Ⅴ（2‑1‑1）上连接安全阀Ⅴ（16‑5），接口Ⅵ（2‑1‑2）上连接PCB压力传感器Ⅴ（12‑5），接口Ⅶ（2‑1‑4）上依次连接容器电磁阀Ⅱ（10‑10）和压力传感器Ⅴ（13‑5），接口Ⅷ（2‑1‑5）上连接容器火焰探测器Ⅱ（14‑2），在反应容器Ⅱ（2‑1）侧面设有点火预留装置Ⅳ（2‑1‑6）、点火预留装置Ⅴ（2‑1‑9），在反应容器Ⅱ（2‑1）底面设有点火预留装置Ⅵ（2‑1‑10）；爆炸反应容器Ⅰ（1）和爆炸反应容器Ⅱ（2）间隔设置，在爆炸反应容器Ⅰ（1）和爆炸反应容器Ⅱ（2）之间设有数个管道支架（4），主管道（10）一端与爆炸反应容器Ⅰ（1）管道连接法兰Ⅰ（1‑1‑8）连接，主管道（10）另一端依次穿过数个管道支架（4）与爆炸反应容器Ⅱ（2）管道连接法兰Ⅱ（2‑1‑8）连接，在主管道（10）上间隔的连接有四个密封装置（3），第一个密封装置（3）与爆炸反应容器Ⅰ（1）的反应容器Ⅰ（1‑1）之间构成第一气体浓度受限空间（10‑1），第一个密封装置（3）与第二个密封装置（3）之间构成第二气体浓度受限空间（10‑2），第二个密封装置（3）与第三个密封装置（3）之间构成第三气体浓度受限空间（10‑3），第三个密封装置（3）与第四个密封装置（3）之间构成第四气体浓度受限空间（10‑4），第四个密封装置（3）与爆炸反应容器Ⅱ（2）的反应容器Ⅱ（2‑1）之间构成第五气体浓度受限空间（10‑5）；所述空气气路管道（8）一端通过空气气路电磁阀Ⅰ（9‑1）与反应容器Ⅰ（1‑1）管道接口Ⅰ（1‑1‑3）连接，空气气路管道（8）的另一端通过空气气路电磁阀Ⅴ（9‑5）与反应容器Ⅱ（2‑1）管道接口Ⅲ（2‑1‑3）连接，真空泵（6）通过真空泵电磁阀（6‑1）与空气气路管道（8）连接，空压机（7）通过空压机电磁阀（7‑1）与空气气路管道（8）连接；所述可燃气气路管道（9）一端通过可燃气气路电磁阀Ⅰ（8‑1）与反应容器Ⅰ（1‑1）管道接口Ⅱ（1‑1‑7）连接，可燃气气路管道（9）另一端通过可燃气气路电磁阀Ⅴ（8‑5）与反应容器Ⅱ（2‑1）管道接口Ⅳ（2‑1‑7）连接，所述可燃气源（5）通过调压阀（5‑1）与可燃气气路管道（9）连接；在第二气体浓度受限空间（10‑2）内的主管道（10）上，分别连接有可燃气气路电磁阀Ⅱ（8‑2）、空气气路电磁阀Ⅱ（9‑2）、安全阀Ⅱ（16‑2）、点火预留装置Ⅶ（15‑1）、火焰探测器Ⅰ（14‑3）、PCB压力传感器Ⅱ（12‑2）、主管道电磁阀Ⅰ（10‑7），主管道电磁阀Ⅰ（10‑7）与压力传感器Ⅱ（13‑2）连接，可燃气气路电磁阀Ⅱ（8‑2）与可燃气气路管道（9）连接，空气气路电磁阀Ⅱ（9‑2）与空气气路管道（8）连接；在第三气体浓度受限空间（10‑3）内的主管道（10）上分别连接有可燃气气路电磁阀Ⅲ（8‑3）、空气气路电磁阀Ⅲ（9‑3）、安全阀Ⅲ（16‑3）、点火预留装置Ⅷ（15‑2）、火焰探测器Ⅱ（14‑4）、PCB压力传感器Ⅲ（12‑3）、主管道电磁阀Ⅱ（10‑8），主管道电磁阀Ⅱ（10‑8）与压力传感器Ⅲ（13‑3）连接，可燃气气路电磁阀Ⅲ（8‑3）与可燃气气路管道（9）连接，空气气路电磁阀Ⅲ（9‑3）与空气气路管道（8）连接；在第四气体浓度受限空间（10‑4）的主管道（10）分别连接有可燃气气路电磁阀Ⅳ（8‑4）、空气气路电磁阀Ⅳ（9‑4）、安全阀Ⅳ（16‑4）、点火预留装置Ⅸ（15‑3）、火焰探测器Ⅲ（14‑5）、PCB压力传感器Ⅳ（12‑4）、主管道电磁阀Ⅲ（10‑9），主管道电磁阀Ⅲ（10‑9）与压力传感器Ⅳ（13‑4）连接，可燃气气路电磁阀Ⅳ（8‑4）与可燃气气路管道（9）连接，空气气路电磁阀Ⅳ（9‑4）与空气气路管道（8）连接；根据实验需要将点火装置安装于点火预留装置Ⅰ（1‑1‑6）、点火预留装置Ⅱ（1‑1‑9）、点火预留装置Ⅲ（1‑1‑10）、点火预留装置Ⅳ（2‑1‑6）、点火预留装置Ⅴ（2‑1‑9）、点火预留装置Ⅵ（2‑1‑10）、点火预留装置Ⅶ（15‑1）、点火预留装置Ⅷ（15‑2）和点火预留装置Ⅸ（15‑3）的任意一装置中，通过点火装置的螺纹结构能够调节点火装置深入点火预留位置的深度；点火预留装置Ⅰ（1‑1‑6）可实现反应容器Ⅰ（1‑1）上部位置不同深度处的点火，点火预留装置Ⅱ（1‑1‑9）可实现反应容器Ⅰ（1‑1）中部位置不同深度处的点火，点火预留装置Ⅲ（1‑1‑10）可实现反应容器Ⅰ（1‑1）底部不同深度处的点火，从而实现反应容器Ⅰ（1‑1）不同位置的点火需求；点火预留装置Ⅳ（2‑1‑6）可实现反应容器Ⅱ（2‑1）上部位置不同深度处的点火，点火预留装置Ⅴ（2‑1‑9）可实现反应容器Ⅱ（2‑1）中部位置不同深度处的点火，点火预留装置Ⅵ（2‑1‑10）可实现反应容器Ⅱ（2‑1）底部不同深度处的点火，从而实现反应容器Ⅱ（2‑1）不同位置的点火需求；点火预留装置Ⅶ（15‑1）可实现第二气体浓度受限空间（10‑2）内的主管道（10）上点火预留装置Ⅶ（15‑1）处管道壁面、管道内部位置的点火需求；点火预留装置Ⅷ（15‑2）可实现第二气体浓度受限空间（10‑3）内的主管道（10）上点火预留装置Ⅷ（15‑2）处管道壁面、管道内部位置的点火需求；点火预留装置Ⅸ（15‑3）可实现第二气体浓度受限空间（10‑4）内的主管道（10）上点火预留装置Ⅸ（15‑3）处管道壁面、管道内部位置的点火需求；电路连接为：上位机通过PLC控制器分别与点火装置、真空泵（6）、空压机（7）、空气气路电磁阀、可燃气气路电磁阀、主管道电磁阀、真空泵电磁阀（6‑1）、空压机电磁阀（7‑1）、PCB压力传感器、压力传感器、火焰探测器、密封装置（3）的伺服电机（3‑9）连接；点火装置的型号为：KTGD‑B型可调式点火器。