本发明专利技术涉及化工安全技术领域，提供了一种测定气体着火延迟时间的装置，包括压缩单元、实验单元和用以对实验单元进行测量的测量系统，压缩单元包括压缩段、活塞和与压缩段相连的气源；实验单元包括限位段、测试段和与测试段相连的预混系统；活塞在压缩段与测试段之间运动，限位段用以对活塞的位置进行限定。相对于传统测量装置，本发明专利技术能够更加快速、准确地为待测气体的升温提压缩量，加热过程短，大幅降低了加热环节对反应过程的干扰；通过压缩气体推动活塞迅速加热待测气体，利用气体自点火，同时借助测试系统实现全过程的捕捉与记录，从而实现可燃气体着火延迟时间的测定。
【技术实现步骤摘要】
一种测定气体着火延迟时间的装置
本专利技术涉及化工安全
，具体涉及一种测定气体着火延迟时间的装置。
技术介绍
着火延迟时间指的是可燃气体从达到燃烧初始条件到发生燃烧所经历的时间，是气体的重要参数之一。掌握并合理利用可燃气体的着火延迟时间在汽车、航空航天、化工等多个行业具有重要意义，例如，在化工行业中可以根据气体的着火延迟时间进行设备的本质安全化设计及安全控制参数的确定。由于可燃气体着火过程涉及温度较高，时间较短，反应机理复杂，目前主要通过Chemkin等软件进行数值计算，而由于实验手段等方面的欠缺，许多相关机理仍不明确。为精确测量可燃气体指定条件下的着火延迟时间，须使混合气体在极短时间内达到指定的高温与高压条件，否则在气体升温过程中发生的氧化反应及积累的能量对着火延迟时间具有非常大的干扰，因此实验装置应快速提供均匀、等温、等压点火或自点火实验环境；测试设备须能同步开展高时间分辨率的测量与记录，从而确定着火延迟过程的起止时间。目前测量气相着火延迟时间的实验装置主要有定容弹、激波管等设备，有研究者通过蠕动泵滴加燃烧剂后采用电火花点火的方式测量点火延迟时间(CN107703178A)，也有研究者专利技术了在燃爆反应容器利用电火花和光电倍增管进行测定的方法(CN105115920B)；激波管(CN105699306B)是采用爆炸产生的能量对介质进行加热，同时由反射激波进行点火，其优点是升温速度快，但是其持续时间较短，控制难度相对较大，同时激波的层层反射与相互作用也可能对测量过程进行干扰。利用不涉及化学反应的等熵压缩方法实现待测气体的升温是测量着火延迟时间的新思路，该方法的原理是采用压缩气体推动活塞迅速压缩待测气体，其优点是该过程为近似等熵压缩的物理过程，温度和压力易于控制，是测定着火延迟时间的理想方法，具有可观的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种测定气体着火延迟时间的装置，适用范围广，升温与点火快，测量精度高，无复杂内构件，操作简单且安全系数高。本专利技术采用以下的技术方案：一种测定气体着火延迟时间的装置，包括压缩单元、实验单元和用以对实验单元进行测量的测量系统，压缩单元包括压缩段、活塞和与压缩段相连的气源；实验单元包括限位段、测试段和与测试段相连的预混系统；活塞在压缩段与测试段之间运动，限位段用以对活塞的位置进行限定。进一步地，所述气源包括驱动气瓶和压缩机，驱动气瓶通过压缩机通向压缩段。进一步地，所述压缩段上设有压力表，用以实时监测压缩段内的气体压力。进一步地，所述预混系统包括待测气瓶、助燃气瓶、混合罐和气路控制装置；待测气瓶和助燃气瓶通过气路控制装置与混合罐相连，混合罐通过气路控制装置与测试段相连。预混系统包括待测气瓶、助燃气瓶、混合罐及气路控制装置，实验前将待测气与助燃气(氧气、空气或不同浓度的富氧空气)按照需要的当量比通入混合罐进行混合，混合完成后通入测试段。进一步地，所述助燃气瓶内为氧气、空气或不同浓度的富氧空气。进一步地，所述测量系统包括信号发生与传输装置和对测试段内待燃气体进行测量的测量装置。进一步地，所述测量装置为接触式测量装置和/或非接触式测量装置；测量装置与信号发生与传输装置相连。进一步地，所述接触式测量装置设置于测试段内；所述测试段上设有透明视窗，所述非接触式测量装置设置于透明视窗的上方。测试段开有一个或多个石英玻璃窗口，用于光学信号的输入及输出。进一步地，所述接触式测量装置为热电偶或压力传感器；所述非接触式测量装置为光学测量与信号收集设备。测量系统根据不同待测体系特点可选择接触式测量设备(热电偶、压力传感器)或非接触式测量设备(光纤系统、纹影、高速摄像、原子吸收光谱等)，其中接触式测量设备安装于测试段腔体内，非接触式测量设备通过测试段的石英玻璃窗口传输及接收相关信号；最后通过信号发生与传输装置进行控制。进一步地，所述测试段上设有真空泵和用以测定测试段内气体压力的压力表。进一步地，所述测试段的尾端设有泄压舱，所述泄压舱为大容积金属腔体，泄压舱与测试段通过爆破片或安全阀连接，用以防止或减少爆炸能量过大时对外界造成的影响。泄压舱为大容积金属腔体，泄压舱与测试段通过爆破片或者安全阀连接，其目的是防止或减少爆炸能量过大时对外界造成的影响。进一步地，所述压缩段和测试段均为圆管状金属腔体。进一步地，所述压缩段的直径大于100mm。进一步地，所述测试段的圆管状金属腔体为顺次缠绕有加热带和隔热层；测试段的直径大于80mm。测试段的腔体外缠绕加热带与隔热层，直径大于80mm，厚度须满足实验过程最大耐压需求。在设计时，测试段右侧可以为体积改变段，连接不同长度的体积调节段，就可以改变测试段的剩余体积，以达到不同的体积压缩比。本专利技术具有的有益效果是：提出了一种能够测定气体着火延迟时间的装置，相对于传统测量装置，能够更加快速、准确地为待测气体的升温提压缩量，加热过程短，大幅降低了加热环节对反应过程的干扰；本装置具有稳定可靠、安全性能高等优点，无复杂内构件，使用方便，实验完成后清理简单；适用范围广，可适用于不同体系，对于精确测定气体燃烧特性、保障相关工艺过程安全运行具有应用推广价值；通过压缩气体推动活塞迅速加热待测气体，利用气体自点火，同时借助测试系统实现全过程的捕捉与记录，从而实现可燃气体着火延迟时间的测定。附图说明图1为测定气体着火延迟时间的装置的结构示意图；图2为活塞驱动原理示意图；图3为基于本专利技术装置的气体着火延迟时间测试结果图。其中，1为压缩段，2为活塞，3为限位段，4为真空泵，5为光学测量与信号收集设备，6为测试段，7为泄压舱，8为信号发生与传输装置，9为待测气瓶，10为助燃气瓶，11为驱动气瓶，12为压缩机。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行具体的说明：参阅图1，一种测定气体着火延迟时间的装置，其特征在于，包括压缩单元、实验单元和用以对实验单元进行测量的测量系统，压缩单元包括压缩段、活塞和与压缩段相连的气源；实验单元包括限位段、测试段和与测试段相连的预混系统；活塞在压缩段与测试段之间运动，限位段用以对活塞的位置进行限定。活塞材质为金属，其功能是将高压气体内能转换为活塞动能，再转换为待测气体内能，活塞质量越大，其运动过程中的速度就越小，其能量转换效率就越高。活塞压缩过程示意图如图2所示，其中r为压缩段体积，活塞向测试段移动i体积，m为测试段体积。近似为等熵压缩方法，可产生指定压力和温度的实验气体，进而利用被压缩的气体进行自燃、喷射、点火等研究。活塞表面采用O型圈和压缩管内壁构成径向密封，阻止实验气体经O型圈方式泄漏至活塞下游；活塞为分体式，由前段(被止退)和后段(主要质量)组成；后段活塞表面布有导向带，用于支撑重活塞和压缩管尽可能同心。限位段可以为气缸式重活塞止退装置，利用卡止装置与气缸实现活塞的减速及固定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测定气体着火延迟时间的装置，其特征在于，包括压缩单元、实验单元和用以对实验单元进行测量的测量系统，压缩单元包括压缩段、活塞和与压缩段相连的气源；实验单元包括限位段、测试段和与测试段相连的预混系统；活塞在压缩段与测试段之间运动，限位段用以对活塞的位置进行限定。/n
【技术特征摘要】
1.一种测定气体着火延迟时间的装置，其特征在于，包括压缩单元、实验单元和用以对实验单元进行测量的测量系统，压缩单元包括压缩段、活塞和与压缩段相连的气源；实验单元包括限位段、测试段和与测试段相连的预混系统；活塞在压缩段与测试段之间运动，限位段用以对活塞的位置进行限定。
2.根据权利要求1所述的一种测定气体着火延迟时间的装置，其特征在于，所述气源包括驱动气瓶和压缩机，驱动气瓶通过压缩机通向压缩段。
3.根据权利要求2所述的一种测定气体着火延迟时间的装置，其特征在于，所述压缩段上设有压力表，用以实时监测压缩段内的气体压力。
4.根据权利要求1所述的一种测定气体着火延迟时间的装置，其特征在于，所述预混系统包括待测气瓶、助燃气瓶、混合罐和气路控制装置；待测气瓶和助燃气瓶通过气路控制装置与混合罐相连，混合罐通过气路控制装置与测试段相连。
5.根据权利要求4所述的一种测定气体着火延迟时间的装置，其特征在于，所述助燃气瓶内为氧气、空气或不同浓度的富氧空气。
6.根据权利要求1所述的一种测定气体着火延迟时间的装置，其特征在于，所述测量系统包括信号发生与传输装置和对测试段内待燃气体进行测量的测量装置。
7.根据权利要求6所述的一种测定气体着火延迟时间的装置，其特征在于，所述测量装置为接触式测量装置和/或非接触式...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯俊杰，朱红伟，赵磊，文松，姜杰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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