实验装置草图2.doc

根据文献可知:建立管道式气体粉尘爆炸实验装置的理论依据即为: 当且仅当爆轰波才能在管道中建立和传播’ 由于甲烷和空气混合气体的 爆轰胞格宽度为340mm所以管道直径D必须大于等于108mm 故可据此设计长L=3.268m,内径d=139mm耐压6.4MPa的实验装置 整套实验装置分为三个部分:1>主体部分,2>辅助部分,3>控制部分三个部分该装置图如下: 一:主体部分的设计: 容器压力:6.4MPa 选择6.4Mpa，主要基于三方面考虑，(一)是气体、粉尘的爆炸压力般在2 Mpa左右，最大不超过3Mpa(二)是考虑一定的安全裕量，即安全系数一般为2.5;(三)是根据压力容器规范要求，考虑配套零部件的选用，同时参考同行单位相似设备的设计数据，综合以上因素选择:6.4MPa. 2.管道尺寸: 主要基于无障碍物时气体爆轰波的传播理论。选用直径159X10的管材，内径139mm,长度2500 mm，公称直径150mm. 3.管道组成: 由0.5米一节、1米两节共3节管道组成，节与节采用高颈锻件法兰连接。 4.管道材质: 管道材质采用20G碳素钢无缝管，代号GB5310。选用这种材质主要基于其良好的机械性能，即有适当的强度、良好的塑性和较高的韧性.5 虽然气体和粉尘爆炸的最高爆温可高达2000℃以上，但由于爆炸反应时间极短，且装置配安全阀，对材质不会产生高温蠕变，故不必考虑材料的高温蠕变。 5管道壁厚& 主体部分管道设计，是根据爆炸压力确定管壁的厚度，以确保应力要求。确定器壁允许的应力限度是根据容器的失效标准来判断的。目前我国钢制压力容器设计仍采用第一强度理论来建立强度计算公式。 内压圆筒压力容器壁厚的设计公式为: 再加上一个向上的调整量故管道壁厚&=7.0mm 二辅助部分设计: A)发兰的选择: B)电极的选择 (1)满足压力要求: (2)绝缘性好保证不漏电,密封性好保证不漏气 为了保证绝缘性故选密度较高的胶木棒,为了保证不漏气采用内外套管形式结构如下: （3）电极间隙 为了确定最佳间隙有人用76PF贮能电容作了一组实验结果如下： C）测压口的确定 具体结构如下： D）压力表接口设计 E）视窗设计 具体结构图如下： F）高压储气罐 三．控制部分设计： （1）控制部分示意图： （2）抽真空控制： （3）进气控制： （4）点火控制： （5）高压气室 本实验为激波诱导煤尘实验激波强度取决于膜片的爆破常数同时为了使可燃 气体有充分的成长空间本实验装置爆源长度取0.5m. (6) 膜片的确定 四.管道反应装置设计图 (五)实物图 一.对于反应前气体浓度的控制: 1)真空压力表 2)空气流量计 3). 阀门 二)点火系统的改进: 由电极点火改为火花塞点火: 采用传统电感点火系, 图如下: 四)扬尘装置 由0.25米的一节,0.5米三节、1米两节共五节管道组成，节与节采用高颈锻件法兰连接,管上有压力、温度、火焰传感器和点火装置的安设孔.整个管道用厚12 mm的16M n钢板焊制耐压20 MPa 1)火焰速度测量系统系统: 采用光敏二极管作为火焰传感器.即使在CH4、燃烧的暗淡光源卜.通过放大电路也可以准确采集到火焰信号.采集速度也达到了微秒级.通过放大器的输出电路可并行进入记录仪一也可以串行输入到记录仪.因而可以大大减少，片用记录仪的通道数. 2)点火装置: 该装置采用简易操作型的电容储能高压电火花l从火装置，其输出能量为20- 100 J 3)