可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置及测试方法

本发明涉及燃烧与爆炸安全，具体涉及可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置及测试方法。

背景技术：

1、可燃物燃爆现象与社会生产生活息息相关，从国防领域武器装备的作用原理到工业爆炸灾害防治技术，再到日常生活中可燃固体、气体、液体的安全应用，都需要对可燃物燃爆特性进行研究和了解。但是对于固相、气相、液相以及混合相的可燃物而言，其燃爆能量释放特性千差万别，研究人员希望能够全面掌握物质的反应热力学及动力学特性，从而对其燃爆特性进行评估。秦文静等人设计了一种气体和粉尘燃爆特性测试装置，包括爆炸腔体，传感器，移动活塞，电点火装置和电磁阀，能够测量粉尘和可燃气体燃爆产生的压力。宋诗祥等人设计了一种开放空间内测量大剂量粉尘燃爆特性的实验装置及方法，包括配气系统、智能控制系统、喷头组合系统、储粉组合系统、支架及点火组合系统，能够通过高速摄像观测粉尘燃爆的火焰传播特征。赵浩然等人发明了一种湍流条件下的受限空间可燃气体燃爆同步测量装置，包括燃烧弹腔体，湍流发生系统，高速纹影系统，压力采集系统和温控系统，可测量不同时刻下可燃气体燃爆的火焰图像和压力变化曲线。然而，以上装置研究对象较为单一，无法对固相、液相、气相、混合相全面覆盖，并且均不能按照比例更换容器内气氛，此外，上述装置仅能对可燃物燃爆反应动力学参数进行测量，无法对热力学参数进行测量。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置及测试方法。

2、根据本发明实施例的一方面提供的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置，所述测试装置包括可燃云团生成模块、点火模块、量热模块、测压模块、以及内压容器；

3、所述可燃云团生成模块，与所述内压容器连通；所述点火模块包括同步控制仪和点火电极，所述同步控制仪的相对两端分别与所述可燃云团生成模块和所述点火电极形成电连接；

4、所述同步控制仪，用于控制所述可燃云团生成模块将可燃物输送至所述内压容器内，并控制所述点火电极点燃位于所述内压容器内的可燃物以发生燃烧反应；

5、所述量热模块，与所述内压容器连接，并用于采集所述内压容器内发生燃烧反应过程的温度信号；

6、所述测压模块，与所述内压容器连接，并用于采集所述内压容器内发生燃烧反应过程的准静态压力信号。

7、在上述实施例的一方面提供的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置的一个示例中，所述可燃物包括气相可燃物、液相可燃物、固相可燃物中的一种或多种。

8、在上述实施例的一方面提供的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置的一个示例中，所述可燃云团生成模块包括通过管道依次连通的气动模块、可燃物存储室和喷粉头；

9、所述同步控制仪与所述气动模块形成电连接；所述可燃物存储室可用于存储所述可燃物，所述喷粉头与所述内压容器连通，且位于所述内压容器内；

10、所述同步控制仪用于控制所述气动模块将所述可燃物存储室内的可燃物通过所述喷粉头吹送至所述内压容器内。

11、在上述实施例的一方面提供的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置的一个示例中，所述气动模块包括依次连通的空压机、储气罐、和电磁阀。

12、在上述实施例的一方面提供的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置的一个示例中，所述量热模块包括有第一量热桶、第二量热桶、第一热电偶和第二热电偶；

13、其中，所述内压容器位于所述第一量热桶内，所述第一量热桶位于所述第二量热桶内；所述第一热电偶用于采集所述第一量热桶内的循环水的温度信号，所述第二热电偶用于采集所述第二量热桶内的循环水的温度信号。

14、在上述实施例的一方面提供的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置的一个示例中，所述测压模块包括互相形成电连接的准静压传感器和数据采集仪；其中，

15、所述准静压传感器，与所述内压容器连接，用于测量所述内压容器内发生燃烧反应过程的压力，并生成所述压力信号；

16、所述数据采集仪，用于采集所述准静压传感器生成的压力信号。

17、在上述实施例的一方面提供的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置的一个示例中，所述内压容器包括主体部分和盖板部分，所述可燃物于所述内压容器的主体部分内发生燃烧反应，所述盖板部分设置有多个贯穿的螺纹孔，所述喷粉头、所述点火电极和所述静压传感器分别通过不同的螺纹孔与所述内压容器连接。

18、根据本发明实施例的另一方面提供的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试方法，所述测试方法包括：

19、s1、通过可燃云团生成模块将可燃物喷入内压容器内并形成可燃云团；

20、s2、利用点火模块引燃所述可燃云团，使其发生燃爆反应；

21、s3、通过量热模块采集所述内压容器内发生燃爆反应过程的温度信号；

22、s4、通过测压模块采集所述内压容器内发生燃爆反应过程的准静态压力信号。

23、在上述实施例的另一方面提供的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试方法的一个示例中，所述可燃云团生成模块包括通过管道依次连通的气动模块、可燃物存储室和喷粉头，所述气动模块包括通过管道依次连通的空压机、储气罐、和电磁阀，所述电磁阀与所述可燃物存储室连通；所述点火模块包括同步控制仪和点火电极；

24、其中，所述s1具体包括步骤：

25、将所述可燃物放置于可燃物存储室中；

26、通过所述气动模块的空压机压缩空气进入所述储气罐中并到达预定压力，以形成高压气流；

27、通过所述点火模块的同步控制仪控制打开电磁阀，所述高压气流将所述可燃物存储室中的可燃物高速吹入管道，并经所述喷粉头喷出至内压容器中形成可燃云团。

28、在上述实施例的另一方面提供的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试方法的一个示例中，所述点火模块包括同步控制仪和点火电极；

29、所述步骤s2具体包括:利用点火模块的同步控制仪控制点火电极引燃所述可燃云团，使其发生燃爆反应。

30、本发明的有益效果是：

31、提供了一种可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置及测试方法，能够实现可燃物燃爆反应热力学与动力学参数进行同步测量，并且，待测可燃物适用于可燃气体、可燃液体、可燃粉状固体及其混合物，解决了现有技术中测试装置的适用研究对象较为单一的问题，此外，该测试装置还可以更换不同气氛条件，以便对不同环境下可燃物燃爆特性进行评估，对于研究可燃物燃爆安全性、点火特性、能量释放特性具有重要意义。

技术特征：

1.一种可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置，其特征在于，所述测试装置包括可燃云团生成模块、点火模块、量热模块、测压模块、以及内压容器；

2.根据权利要求1所述的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置，其特征在于，所述可燃物包括气相可燃物、液相可燃物、固相可燃物中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置，其特征在于，所述可燃云团生成模块包括通过管道依次连通的气动模块、可燃物存储室和喷粉头；

4.根据权利要求3所述的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置，其特征在于，所述气动模块包括依次连通的空压机、储气罐、和电磁阀。

5.根据权利要求1所述的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置，其特征在于，所述量热模块包括有第一量热桶、第二量热桶、第一热电偶和第二热电偶；

6.根据权利要求1所述的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置，其特征在于，所述测压模块包括互相形成电连接的准静压传感器和数据采集仪；其中，

7.根据权利要求1-6任一所述的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置，其特征在于，所述内压容器包括主体部分和盖板部分，所述可燃物于所述内压容器的主体部分内发生燃烧反应，所述盖板部分设置有多个贯穿的螺纹孔，所述喷粉头、所述点火电极和所述静压传感器分别通过不同的螺纹孔与所述内压容器连接。

8.一种可燃物反应热力学与动力学参数复合测试方法，其特征在于，所述测试方法包括：

9.根据权利要求8所述的一种可燃物反应热力学与动力学参数复合测试方法，其特征在于，所述可燃云团生成模块包括通过管道依次连通的气动模块、可燃物存储室和喷粉头，所述气动模块包括通过管道依次连通的空压机、储气罐、和电磁阀，所述电磁阀与所述可燃物存储室连通；所述点火模块包括同步控制仪和点火电极；

10.根据权利要求8所述的可燃物反应热力学与动力学参数复合测试方法，其特征在于，所述点火模块包括同步控制仪和点火电极；

技术总结
本发明提供了一种可燃物反应热力学与动力学参数复合测试装置及测试方法，该测试装置包括：可燃云团生成模块、点火模块、量热模块、测压模块、及内压容器；可燃云团生成模块与内压容器连通；点火模块包括同步控制仪和点火电极；同步控制仪用于控制可燃云团生成模块将可燃物输送至内压容器内，并控制点火电极点燃可燃物以发生燃烧反应；量热模块用于采集燃烧反应过程的温度信号；测压模块用于采燃烧反应过程的准静态压力信号。本发明能够实现可燃物燃爆反应热力学与动力学参数进行同步测量，还可以更换不同气氛条件，以便对不同环境下可燃物燃爆特性进行评估，对于研究可燃物燃爆安全性、点火特性、能量释放特性具有重要意义。

技术研发人员：韩志伟,刘威,王靖岩
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/13