有效
一种可燃液体极限氧浓度测试装置及方法
郭峰、倪骏遥、朱国庆、谷思念、李田、陶军
中国矿业大学
摘要
本发明公开一种可燃液体极限氧浓度测试装置及方法,包括:电解液供给系统,电解液供给系统包括可调高度放置平台和恒压供液模块;燃烧系统,燃烧系统包括底座和燃烧管,燃烧管内中间位置固定连接有隔板,隔板顶面中心位置可拆卸连接有点火模块,点火模块内设置有灯芯管,灯芯管顶端设有灯芯,隔板顶面和燃烧管内底部分别设置有整流模块,底座顶面安装有实验暗室;配气系统,燃烧管的底部安装有进气管;控制系统,配气系统与控制系统连接;光学测量分析系统,光学测量分析系统安装在实验暗室内;底座底部安装有废液回收模块,燃烧管底部安装有排放管。本发明恒压供液模块能够确保为灯芯管提供稳定压力的电解液,保证测试结果的准确性和重复性。
1.一种可燃液体极限氧浓度测试装置,其特征在于,包括:电解液供给系统(1),所述电解液供给系统(1)包括可调高度放置平台和恒压供液模块;燃烧系统(2),所述燃烧系统(2)包括底座(231)和燃烧管(232),所述燃烧管(232)底部固定连接有隔板(233),所述隔板(233)上开设有若干通孔,所述隔板(233)顶面中心位置可拆卸连接有点火模块,所述点火模块内设置有灯芯管(211),所述灯芯管(211)顶端设有灯芯(212),所述恒压供液模块的与所述灯芯管(211)之间连接;所述底座(231)顶面安装有实验暗室;气体整流腔室(241),所述气体整流腔室(241)安装在所述底座(231)上,所述气体整流腔室(241)内设置有整流模块;配气系统(3),所述气体整流腔室(241)的底部安装有进气管,所述配气系统(3)的输出端与所述进气管一端连接;控制系统,所述配气系统(3)与所述控制系统连接;光学测量分析系统(4),所述光学测量分析系统(4)安装在所述实验暗室内,所述光学测量分析系统(4)与终端系统连接;其中,所述底座(231)底部安装有废液回收模块(5);所述可调高度放置平台包括:立架(101),所述立架(101)设置有两组,两组所述立架(101)平行布置;滑台(102),所述立架(101)上分别竖向滑动连接有滑台(102);定位组件,所述定位组件包括定位螺栓(103),所述滑台(102)侧面开设有定位孔,所述定位螺栓(103)螺纹连接在所述定位孔内,所述定位螺栓(103)与所述立架(101)之间抵接;其中,所述立架(101)上设置有刻度线;所述恒压供液模块包括:储液罐(111),所述储液罐(111)放置在其中一所述可调高度放置平台上;液面控制罐(112),所述液面控制罐(112)放置在另一所述可调高度放置平台上;可开关漏斗(113),所述可开关漏斗(113)竖向插接在所述储液罐(111)的管口上;出液管(114),所述出液管(114)固定在所述储液罐(111)侧面底端,所述出液管(114)一端插接在所述液面控制罐(112)内,所述出液管(114)上安装有控制阀Ⅰ(115);恒压管(116),所述恒压管(116)一端插接在所述储液罐(111)内,所述恒压管(116)另一端插接在所述液面控制罐(112)内;其中,所述液面控制罐(112)与所述灯芯管(211)之间通过输送管(117)连接,所述输送管(117)一端固定在所述液面控制罐(112)侧面底端,所述输送管(117)上安装有控制阀Ⅱ(118);所述点火模块包括:燃烧基座(201),所述燃烧基座(201)固定在所述隔板(233)顶面中心位置,所述灯芯管(211)固定在所述燃烧基座(201)顶面;固定套筒(202),所述固定套筒(202)螺纹连接在所述燃烧基座(201)上,所述固定套筒(202)顶部中心位置开设有透孔;隔热套(203),所述隔热套(203)同轴设置在所述固定套筒(202)内;加热丝(204),所述加热丝(204)设置在所述隔热套(203)内壁上;雾化器(205),所述雾化器(205)安装在所述固定套筒(202)内顶壁,所述雾化器(205)与所述透孔对应布置。
2.根据权利要求1所述的一种可燃液体极限氧浓度测试装置,其特征在于,所述整流模块包括:玻璃珠整流层(221),所述玻璃珠整流层(221)铺设在所述气体整流腔室(241)底部;蜂窝孔板层Ⅰ(222),所述蜂窝孔板层Ⅰ(222)设置在所述玻璃珠整流层(221)上方;蜂窝孔板层Ⅱ(223),所述蜂窝孔板层Ⅱ(223)设置在所述隔板(233)顶面。
3.根据权利要求1所述的一种可燃液体极限氧浓度测试装置,其特征在于,所述配气系统(3)包括:储气罐(301),所述储气罐(301)设置有若干组;混气罐(302),若干所述储气罐(301)均与所述混气罐(302)通过管道连接;流量计(303),所述流量计(303)分别设置在若干组所述管道上;其中,所述进气管一端与所述混气罐(302)连接,所述进气管上安装有供气泵。
4.根据权利要求1所述的一种可燃液体极限氧浓度测试装置,其特征在于,所述光学测量分析系统(4)包括:摄像机(401),所述摄像机(401)通过支撑架安装在所述实验暗室内;光纤探针(402),所述光纤探针(402)安装在所述暗室侧壁上,所述光纤探针(402)与微型光谱仪连接;片光源发射器(403),所述片光源发射器(403)安装在所述暗室内。
5.根据权利要求1所述的一种可燃液体极限氧浓度测试装置,其特征在于,所述废液回收模块(5)包括:回收瓶(501),所述回收瓶(501)放置在所述底座(231)上,且所述回收瓶(501)位于所述气体整流腔室(241)的下方;所述气体整流腔室(241)底部安装有排放管,所述排放管与所述回收瓶(501)对应布置控制阀Ⅲ(502),所述控制阀Ⅲ(502)安装在所述排放管上。
6.一种可燃液体极限氧浓度测试方法,基于权利要求1-5任一项所述的可燃液体极限氧浓度测试装置,其特征在于,包括如下步骤:步骤一,组装实验装置,对灯芯(212)预浸泡,当灯芯(212)满足实验需要之后将灯芯(212)插入灯芯管(211)顶端;步骤二,注入实验液体至恒压供液模块,打开恒压供液模块,直至液体充满在输送管(117)中且无空气残留,检验灯芯(212)上端湿润;步骤三,配气系统(3)工作,通过控制系统控制配气浓度、气体流速和流量,混合气体输入气体整流腔室(241)内,通过整流模块实现均匀布气,之后通过隔板(233)进入燃烧管(232);步骤四,采用点火器点燃雾化液滴,得到稳定的火焰,通过光学测量分析系统(4)进行火焰的稳定性判断;步骤五,判断火焰及流速稳定后,可开始进行极限氧指数的测试,使用类似二分法的方式来确定液体燃料如电解液的极限氧指数,在第一次实验每次降低5%vol,根据供气系统中新混合气体的置换时间,给定条件下的测试持续时间至少为一分钟,如果火焰持续燃烧超过一分钟,则判定为"持续燃烧"状态,需要进一步减少氧气,否则,如果火焰在一分钟内熄灭,则判定为"熄灭"状态,在初步的得到氧指数近似范围后,第二次实验可从一开始的高浓度直接降至首次实验得知的氧浓度上限附近,并采取每次降低1%vol氧气浓度来获得较为精确的氧浓度范围,以此类推在第三次及后面的实验中采用每次降低0.1%vol的方式来获得液体雾化燃烧的极限氧指数,重复实验多次并取平均值,得到极限氧指数值区间。



