一种测定泄漏喷射火撞击钢板表面传热特性的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种测定泄漏喷射火撞击钢板表面传热特性的装置，包括钢板支撑装置、喷射火模拟装置、测量装置和燃气安全检测装置；钢板支撑装置包括铝合金框架和钢板，喷射火模拟装置包括实验气瓶、减压阀、金属软管、不锈钢管、气体质量流量控制器、阻火器、燃烧器和点火器，测量装置为若干热电偶、红外热成像仪和热流传感器，燃气安全检测装置为可燃气体检测报警器。优点：系统研究燃气管道泄漏诱发喷射火撞击钢板的传热特性，以及喷射火火焰壁面碰撞时温度和热流的分布规律，为射流火焰撞击传热的深入研究提供更为准确可信的数据支持和理论基础。和理论基础。和理论基础。

【技术实现步骤摘要】
一种测定泄漏喷射火撞击钢板表面传热特性的装置


[0001]本技术是一种测定泄漏喷射火撞击钢板表面传热特性的装置，属于火灾安全


技术介绍

[0002]燃气管道由于腐蚀、应力破坏和阀门与附件损坏等原因造成开裂、燃气泄漏，若泄漏燃气在裂口处遇到火源被点然，将形成喷射火。喷射火是燃气管道泄漏后较为常见的一种事故类型，其火焰长度从数米到数十米甚至上百米，并伴随释放大量的热，对管道周围人员和财产安全造成极大威胁。当喷射火火焰直接接触设备或建筑物表面，以及热辐射对邻近设备或建筑物产生的影响，将进一步扩大事故范围，加剧事故破坏程度。如，2004年比利时Ghislenghien的一条天然气管道泄漏爆炸引发喷射火，造成附近约150-200米范围内，数十辆汽车着火，商业建筑屋顶覆盖物发生液化，死亡和受伤人数分别为24人和155人，财产损失为1 亿欧元。因此，研究燃气管道泄漏后产生的喷射火与周围结构材料表面的传热规律，对于预防和控制燃气管道喷射火事故危害具有重大意义。
[0003]目前，钢铁材料仍然是工业中最主要的结构材料，而现有的钢铁材料表面传热过程的研究多集中于钢铁材料表面水冷换热，获取其理想性能上。有关工业喷射火灾害过程中出现的喷射火焰直接撞击邻近钢铁结构材料表面传热特性的测量方法和装置则未见有报道。如中国专利CN105445319A公开了一种测定钢板表面水冷换热系数的方法及装置，在非接触情况下，利用有限元模拟计算，获取钢板的表面水冷换热系数；中国专利CN102661969A公开了一种测试不同水膜厚度条件下钢板表面换热系数的测试装置和计算方法；中国专利CN201799458U 公开了一种以超快速冷却条件下用热电偶实测钢板温度场并利用温度场反算法计算钢板换热系数的装置。很明显，目前冷却控制过程中使的钢铁材料表面换热系数测量技术不能用于测定喷射火撞击条件下钢铁材料表面的传热机理和传热特性，更无法用于提取和预测喷射火火焰壁面碰撞时温度和热流的分布特征。

技术实现思路

[0004]本技术提出的是一种测定泄漏喷射火撞击钢板表面传热特性的装置，其目的在于由于现有的钢铁材料表面换热特性的测定，大多针对钢铁材料生产过程中的冷却控制，并不适用于工业喷射火灾害作用下的传热分析，故在对射流火焰撞击传热理论分析的基础上，专门设计了一套用于测定燃气管道泄漏诱发喷射火撞击钢板平面传热特性的实验装置。
[0005]本技术的技术解决方案：一种测定泄漏喷射火撞击钢板表面传热特性的装置，其结构包括钢板支撑装置、喷射火模拟装置、测量装置和燃气安全检测装置；其中，所述钢板支撑装置包括铝合金框架和钢板，钢板可旋转安装在铝合金框架上，钢板表面沿水平和垂直轴线布置传感器测量孔；所述喷射火模拟装置包括实验气瓶、减压阀、金属软管、不锈钢管、气体质量流量控制器、阻火器、燃烧器和点火器，实验气瓶连接减压阀，不锈钢管通
过金属软管与减压阀连接，气体质量流量控制器安装在不锈钢管道中段，阻火器安装在不锈钢管道末端，燃烧器通过金属软管与阻火器进行连接，点火器设于燃烧器前方；所述测量装置为若干热电偶、红外热成像仪和热流传感器，钢板表面设有若干热电偶，红外热成像仪和热流传感器布置在钢板后；所述燃气安全检测装置为可燃气体检测报警器，安装于实验气瓶、燃烧器和各管道接头处。
[0006]所述钢板支撑装置包括铝合金框架、钢板、陶瓷纤维棉，所述钢板尺寸为 1m
×
1m
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0.005m，沿钢板表面水平和垂直轴线布置传感器测量孔，孔间距和直径分别为8cm和25mm；所述铝合金框架底框为边长1.20
×
1.05m的空心矩形框，竖直支架为两平行空心矩形框，尺寸均为1.20
×
1.05m，通过长15cm的铝合金杆件进行连接，然后用T形螺母和内六角螺栓将竖直支架整体紧固在底框上；竖直支架其中一根垂直杆底部带有凸起，可卡接在底框凹槽内，凸起能在凹槽内活动，用于带动钢板自由旋转，实现不同的撞击角度θ；所述铝合金框架整体采用耐高温陶瓷纤维棉包裹，起到防火隔热的作用。
[0007]所述钢板支撑装置还包括堵塞体，所述堵塞体是与钢板同种材质的实心圆柱体，直径和厚度分别为25mm和5mm；测量钢板表面目标位置处的热流时，其余位置处的测量孔用堵塞体进行封堵，防止实验时火焰窜出烤坏周边实验仪器，或对人身安全造成危险。
[0008]所述喷射火模拟装置包括实验气瓶、减压阀、金属软管、不锈钢管、气体质量流量控制器、阻火器、燃烧器和点火器，所述实验气瓶选用30kg标准高纯罐装丙烷，减压阀与实验气瓶连接，用于调节出口压力，减压阀输入压力为3Mpa，调节范围为0-0.16Mpa；不锈钢管通过金属软管与减压阀连接，不锈钢管外径为 16mm，壁厚为0.8mm；气体质量流量控制器为数字式质量流量计，流量范围为 0-50SLPM，安装在不锈钢管道中段，可快速精准的测量管内气体质量流量、体积流量、压力和温度，并能对气体流量进行调节；阻火器为卡套式可燃气体管道阻火器，公称压力为2.5Mpa，安装在不锈钢管道末端，可防止外部喷射火焰窜入管道内或阻止管道内火焰的蔓延；燃烧器通过金属软管与阻火器进行连接，点火器为电子脉冲点火枪，可产生连续性电火花，总长度为50cm，确保人工点火时的成功率、稳定性和安全性。
[0009]所述燃烧器由两段等外径k110钢构成，总长度为150mm，前段内径截面形状为圆形、三角形、矩形或长方形，长度为30mm，后段内径均为10mm，长度为120mm，并对末端车外螺纹，便于安装，用于模拟不同管道泄漏口直径和形状。
[0010]所述测量装置包括K型热电偶、N型热电偶和S型热电偶、红外热成像仪和Gardon型热流传感器；根据喷射火在钢板表面传播特性，在距离钢板正表面 1cm处等间距布置三种类型热电偶共计26根，其中S型热电偶7根，N型热电偶11根，K型热电偶8根，沿钢板表面垂直和水平轴线由内而外依次排布，并采用垂直和水平支架进行固定，构成热电偶树，热电偶直径均为2mm，水平布置热电偶插深为60cm，垂直布置热电偶插深为55cm；红外热成像仪量程为
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20-650℃，布置在钢板后；Gardon型热流传感器选用量程分别为0-10kW/m2和 0-50kW/m2，在通过钢板表面测量孔对火焰热流进行测量时，传感器感应面与钢板表面保持齐平，测量火焰辐射热流时，应在传感器感应面前加装蓝宝石视窗，测量火焰总热流时，应将传感器感应面前蓝宝石视窗拆除，在整个测量过程中热流传感器需要通过水冷保持恒温。
[0011]所述燃气安全监测装置为可燃气体检测报警器；在实验气瓶、燃烧器和各管道接头处下方安装可燃气体检测报警器，传感器类型为半导体，探测浓度为 0-10000ppm，可连
续监测周围环境中可燃气体浓度，一旦达到报警预设值发出声/光报警。
[0012]其测定方法，包括如下步骤：
[0013]1)管道泄漏点燃形成喷射火的模拟：预先打开可燃气体监测报警器，然后打开气瓶阀和减压阀，缓慢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测定泄漏喷射火撞击钢板表面传热特性的装置，其特征是其结构包括钢板支撑装置、喷射火模拟装置、测量装置和燃气安全检测装置；其中，所述钢板支撑装置包括铝合金框架和钢板，钢板可旋转安装在铝合金框架上，钢板表面沿水平和垂直轴线布置传感器测量孔；所述喷射火模拟装置包括实验气瓶、减压阀、金属软管、不锈钢管、气体质量流量控制器、阻火器、燃烧器和点火器，实验气瓶连接减压阀，不锈钢管通过金属软管与减压阀连接，气体质量流量控制器安装在不锈钢管道中段，阻火器安装在不锈钢管道末端，燃烧器通过金属软管与阻火器进行连接，点火器设于燃烧器前方；所述测量装置为若干热电偶、红外热成像仪和热流传感器，钢板表面设有若干热电偶，红外热成像仪和热流传感器布置在钢板后；所述燃气安全检测装置为可燃气体检测报警器，安装于实验气瓶、燃烧器和各管道接头处。2.根据权利要求1所述的一种测定泄漏喷射火撞击钢板表面传热特性的装置，其特征是所述钢板支撑装置包括铝合金框架、钢板、陶瓷纤维棉和堵塞体，所述钢板尺寸为1m
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1m
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0.005m，沿钢板表面水平和垂直轴线布置传感器测量孔，孔间距和直径分别为8cm和25mm；所述铝合金框架底框为边长1.20
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1.05m的空心矩形框，竖直支架为两平行空心矩形框，尺寸均为1.20
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1.05m，通过长15cm的铝合金杆件进行连接，然后用T形螺母和内六角螺栓将竖直支架整体紧固在底框上；竖直支架其中一根垂直杆底部带有凸起，可卡接在底框凹槽内，凸起能在凹槽内活动，用于带动钢板自由旋转，实现不同的撞击角度θ；所述铝合金框架整体采用耐高温陶瓷纤维棉包裹，起到防火隔热的作用。3.根据权利要求2所述的一种测定泄漏喷射火撞击钢板表面传热特性的装置，其特征是所述钢板支撑装置还包括堵塞体，所述堵塞体是与钢板同种材质的实心圆柱体，直径和厚度分别为25mm和 5mm；测量钢板表面目标位置处的热流时，其余位置处的测量孔用堵塞体进行封堵，防止实验时火焰窜出烤坏周边实验仪器，或对人身安全造成危险。4.根据权利要求1所述的一种测定泄漏喷射火撞击钢板表面传热特性的装置，其特征是所述喷射火模拟装置包括实验气瓶、减压阀、金属软管、不锈钢管、气体质量流量控制器、阻火器、燃烧器和点火器，所述实验气瓶选用30kg标准高纯罐装丙烷，减压阀与实验气瓶连接，用于调节出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋军成，王振华，尤飞，周魁斌，张乐，聂璇，吴月琼，倪磊，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：新型
国别省市：