一、测试装置介绍 

测试装置示意图如图1所示。测试装置由爆炸容器系统、加湿系统、配气系统、点火控制系统、数据采集系统五部分构成。 

其中爆炸容器系统由（1）爆炸腔构成，（1）爆炸腔外形为圆柱形筒体，承压不低于2MPa，筒体直径为23.35cm，长为23.35cm。在（1）爆炸腔筒体顶部安装有（2）压力表用于抽真空和配气时观察爆炸腔内压力、（3）阀门1用于连接（4）湿度控制仪、（4）湿度控制仪用于监测爆炸腔内初始湿度、（5）压力传感器用于监测爆炸腔内爆炸压力、（6）温度传感器压力用于监测爆炸腔内爆炸温度，在筒体底部安装有（7）蒸气入口使水蒸气进入到爆炸腔内，在筒体左侧安装有（8）点火杆用于点燃爆炸腔内可燃气体、（9）阀门2用于控制可燃气体进入（1）爆炸腔、（10）阀门3用于控制（11）真空泵抽真空，在筒体右侧安装有（12）透明防爆玻璃用于（13）高速摄像机拍摄爆炸火焰图像。 

加湿系统是由（3）阀门1、（4）湿度控制仪、（7）蒸气入口、（14）水箱、（15）阀门4、（16）加湿容器、（17）加热套、（18）阀门5、（19）加热控制系统、（20）计算机构成，通过（3）阀门1、（4）湿度控制仪、（19）加热控制系统和（20）计算机用于监测和控制爆炸腔内的初始湿度，（15）阀门4控制（14）水箱内的水进入（16）加湿容器，（18）阀门5控制（17）加热套加热（16）加湿容器形成的水蒸气经（7）蒸气入口进入到（1）爆炸腔内。

配气系统由（2）压力表、（9）阀门2、（21）可燃气体气瓶、（10）阀门3、（11）真空泵构成，配气时借助（11）真空泵抽真空，通过（10）阀门3控制爆炸腔内初始压力，基于分压法由（9）阀门2控制（21）可燃气体气瓶的进气量，使（2）压力表数值达到预定压力值。

点火控制系统由（8）点火杆、（20）计算机、（22）点火系统构成，通过高压放电点火击穿空气产生火花点燃（1）爆炸腔内可燃气体。

数据采集系统由（3）阀门1、（4）湿度控制仪、（5）压力传感器、（6）温度传感器、（13）高速摄像机、（19）加热控制系统、（20）计算机、（23）压力温度采集系统、（24）火焰采集系统构成，其中通过（3）阀门1、（4）湿度控制仪、（19）加热控制系统、（20）计算机采集（1）爆炸腔内初始湿度数据，通过（5）压力传感器、（6）温度传感器、（20）计算机、（23）压力温度采集系统采集爆炸压力和温度数据，通过（13）高速摄像机、（20）计算机、（24）火焰采集系统采集可燃气体爆炸过程中的火焰图像。

二、测试方法及步骤 

借助湿度可调的可燃气体爆炸特性测试装置及方法，可开展不同初始湿度条件下的约束空间内可燃气体爆炸实验，一次完整的测试步骤如下： 

1、测试装置安装与调试。安装并连接爆炸容器系统、、加湿系统、配气系统、点火控制系统、数据采集系统，对各部分进行调试，确保（1）爆炸腔密封良好并保证各系统能够正常运行。

2、爆炸腔内抽真空。开启（10）阀门3，启动（11）真空泵，对爆炸容器系统进行抽真空，通过（2）压力表观察（1）爆炸腔内压力变化，当达到设定压力时停止（11）真空泵并关闭（10）阀门3，抽真空结束。

3、爆炸腔内配气。开启（9）阀门2，基于分压法将（21）可燃气体气瓶内的气体充入（1）爆炸腔内，通过（2）压力表观察（1）爆炸腔内压力变化，当达到预定压力时关闭（9）阀门2，将（1）爆炸腔静置一段时间，保证可燃气体与（1）爆炸腔内空气充分混合，并均匀分布在（1）爆炸腔内。

4、调节爆炸腔内初始湿度。打开（3）阀门1使（4）湿度控制仪开始监测爆炸容器内初始湿度，开启（15）阀门4使（14）水箱内的水进入（16）加湿容器，通过（20）计算机控制（19）加热控制系统，启动（17）加热套对（16）加湿容器进行加热，打开（18）阀门5使（16）加湿容器内的水蒸气经（7）蒸气入口进入到（1）爆炸腔内，通过（4）湿度控制仪观察爆炸腔内初始湿度变化，当达到设定湿度时关闭（18）阀门5、（17）加热套和（15）阀门4，然后关闭（3）阀门1避免点火后气体爆炸压力和高温破坏湿度控制仪。

5、点火。通过（20）计算机控制（22）点火系统，设置一定的点火能量、点火延迟时间，使（8）点火杆高压放电产生电火花，点燃（1）爆炸腔内的可燃气体。

6、数据采集。点火后，通过（5）压力传感器、（6）温度传感器、（20）计算机、（23）压力温度采集系统采集爆炸压力和温度数据，通过（13）高速摄像机、（20）计算机、（24）火焰采集系统采集可燃气体爆炸过程中的火焰图像，并将采集的数据保存到（20）计算机。

7、关闭电源和测试系统。

8、数据分析。对（20）计算机记录的（1）爆炸腔内爆炸压力、温度、火焰图像数据进行整理和分析。

三、附图说明 

1-爆炸腔；2-压力表；3-阀门1；4-湿度控制仪；5-压力传感器；6-温度传感器；7-蒸气入口；8-点火杆；9-阀门2；10-阀门3；11-真空泵；12-透明防爆玻璃；13-高速摄像机；14-水箱；15-阀门4；16-加湿容器；17-加热套；18-阀门5；19-加热控制系统；20-计算机；21-可燃气体气瓶；22-点火系统；23-压力温度采集系统；24-火焰采集系统

图1 测试装置示意图

                                                 北京石油化工学院

                                              葫芦岛市北方石化设备厂