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氢气和红油爆炸源项实验设备

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该设备为我司为中国辐射防护研究院研发生产。

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设备组成

该设备可模拟H2和红油在一定温度和压力条件下的爆炸行为,并对爆炸过程中的各项参数进行监测。整个实验设备包括以下系统:

一、储罐模拟系统
 主要组成:模拟储罐(爆炸试验容器)、点火器、加热器以及相应的管线和阀门的等。
 主要功能:氢气和红油爆炸的承载载体。实现进气、排气、进液、排液,可对容器内的液体进行加热。可点燃贮罐内氢气,可实现从外测观察内部。
 其他功能:具备超压保护装置,可实现安全泄压。
二、测试系统
 主要组成:高速温度传感器(K型热电偶)、高速压力传感器、火焰强度传感器、氢气浓度检测仪、氧气浓度检测仪、高速采集控制器以及配套的控制系统(含软件、计算机等)。
 主要功能:测试爆炸过程的温度、压力等物理参数的变化,测试爆炸前、后氢气浓度、氧气浓度等物理参数的变化。
三、监视系统
 主要组成:高速摄像机和高速图像处理器。
 主要功能:设置于模拟贮罐窥视窗外侧,用于拍摄记录试验过程的图像。
四、辅助系统
 辅助系统主要包括:
 均质化系统。包括风机、阀门及相应的管道。
 称量系统。包括电子天平以及相应的记录软件等。
 配电系统。包括配电柜以及相应的线路等。
 压空系统。包括空气压缩机和相应的管线、阀门等,用于向贮罐充入压缩空气
 真空系统。包括真空泵和相应的管线、阀门等,用于从贮罐抽气。

主要技术参数

一、贮罐模拟系统

☆ 使用介质::硝酸、磷酸三丁酯(TBP)、煤油、氢气、水;

☆ 罐内径Φ1000;

☆ 均温区有效尺寸:Φ1000×450mm;

☆ 设计温度140℃;

☆ 最高工作温度:140℃;

☆ 设计压力:2.0MPa;

☆ 材料:罐体及法兰采用30408不锈钢;

☆ 高温磁力驱动搅拌器,调速范围为0400转/分;工作温度范围0~150℃;

☆ 设置3个DN100圆形视窗,设计压力2MPa。其中前后各一片Ф100mm 石英玻璃光学视窗,视窗面严格平行,一侧配置一片Ф100mm石英玻璃光学视窗,其轴心与前后视窗轴心垂直,石英玻璃光学视窗透射波长范围2001000nm,面精度为1/4波长@328nm;该视窗组可在系统上同步应用的测试仪器主要包括瞬态光谱测试系统、PIV系统、高速纹影系统、PLIF系统、粒度实时分析仪等;

☆ 可加热罐体介质,加热温度≥130℃;

☆ 配置DN50阻火泄压保护组件,保证爆炸实验过程中贮罐安全;

☆ 具有测试系统安装接口;

☆ 具有点火电源安装接口;

☆ 点火装置:

a、300VA高频脉冲点火装置;

b、火花电压(有效值):15kV,;火花电流(有效值):20mA;

c、点火能量可调,持续时间:1~1000ms。

二、测试系统

 测试系统包括同步控制和高速数据采集系统,用于检测记录爆炸发生的瞬间,容器内不同点的温度压力等参数的变化。系统由高速温度传感器、高速压力传感器(0~2MPa、精度0.5%)、高速采集控制器、同步控制器组成。系统每通道采样频率不低于20kHz,采集器具有存储功能及接收同步控制的功能;通过无线遥控器控制,同步控制系统可同步或延迟触发高速摄像机、点火装置和数据采集系统。

   1)高速温度传感器

型式:K型热电偶;

量程:01300℃;

响应时间:≤1ms

采样频率:≥20kHz

分辨率:1℃;

精度:0.5%FS

   2)高速压力传感器

功能:实现对爆炸过程超压的采集

量程(按表压配传感器):-0.12MPa两支;-0.1~1MPa一支;

频率响应:≥20kHz;

精度:0.5%FS;

探头数量:3个;

安装位置:罐体顶端、距离罐体顶端0.2m、距离罐体顶端0.4m处。

   3)火焰强度传感器

探测波长:400700nm;

响应照度:1010000Lux;

响应时间:≤10us;

采样频率:≥20kHz;

   4)氢气检测仪

量程:0100%VOL; 分辨率:0.1%VOL

安装位置:探头安装在模拟贮罐顶部。

   5)氧气浓度仪

量程:0100%VOL; 分辨率:0.1%VOL

安装位置:探头安装在模拟贮罐侧壁。

三、监视系统

3.1高速摄像机:数量:1台;高速摄像机帧率:≥3000帧/s,分辨率:≥1920×1080

3.2图像处理装置:计算机1台;图像处理软件1套。

四、辅助系统

4.1压空系统

 空压机排气压力:≥0.7MPa;

 空压机排气流量不小于0.1m3/min。

4.2真空及配气系统

 选用无油真空泵,配置阻火管路,排气流量不低0.1m3/min;

 排气压力:不低于0.8MPa;

 配气压力传感器:测量范围0~100kPa(绝对压力配传感器),分辨率0.1 kPa , 精度±0.1%FS。

4.3高温高压反应釜

 容积:500mL;

 温度:0300℃;

 压力:-0.0920MPa;

 材质:S30408,耐稀硝酸腐蚀;

 控温方式:LCD液晶PID人工智能控温仪表;

 搅拌速率:01500r/min;

 配件:高压进出气针阀、压力表、测温装置、防爆装置等;

 传输:RS485或420mA。

4.4称量系统

 电子天平:称重范围0500g,读数精度0.1mg,485网络接口。

4.5配电系统

 防爆型配电柜1个,在满足氢气爆炸试验的要求下,预留备用回路8个。

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