功能介紹
針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)尺度搭建了兩套噴射火實(shí)驗(yàn)裝置。兩套實(shí)驗(yàn)裝置均包括氣體供給系統(tǒng)、計(jì)量控制系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，區(qū)別主要為管徑、用氣量和傳感器布置區(qū)域方面。
小尺度噴射火實(shí)驗(yàn)泄漏壓力較低，用氣量較少，設(shè)計(jì)了帶有5個(gè)接口的匯流排提供實(shí)驗(yàn)用氣，其中靠近實(shí)驗(yàn)管路的4個(gè)接口用于提供實(shí)驗(yàn)所需的摻氫天然氣，最左側(cè)接頭用于提供對(duì)實(shí)驗(yàn)管路進(jìn)行氣體置換的氮?dú)?，這種安裝方式方便氮?dú)鈱?duì)管路進(jìn)行更完整的氣體置換。實(shí)驗(yàn)管路為DN50的不銹鋼管道，不同泄漏口徑的噴嘴在管道末端與實(shí)驗(yàn)管路螺紋連接。為保證實(shí)驗(yàn)安全，在螺紋連接處進(jìn)行了管壁加厚處理，防止螺紋連接對(duì)管道的承壓性能造成影響。在螺紋連接前端通過引壓管連接壓力表，實(shí)現(xiàn)泄漏壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在噴射火后方設(shè)置黑色背景幕布，以便獲得更清晰的噴射火幾何特征。小尺度噴射火實(shí)驗(yàn)裝置圖和泄漏口實(shí)物圖如下。
小尺度噴射火實(shí)驗(yàn)裝置圖
溫度與熱輻射傳感器現(xiàn)場(chǎng)布置圖
大尺度噴射火實(shí)驗(yàn)采用管徑為DN100、壁厚為8 mm的不銹鋼管道作為實(shí)驗(yàn)管道。每組實(shí)驗(yàn)所需氣源由30瓶40 L標(biāo)準(zhǔn)氣瓶裝的摻氫天然氣提供，并通過帶有33個(gè)接口、承壓25 MPa的匯流排進(jìn)行整合，保證實(shí)驗(yàn)過程中氣源壓力滿足要求。用于實(shí)驗(yàn)管道氣體置換的兩瓶40 L氮?dú)庠O(shè)置在匯流排最上游，在每組實(shí)驗(yàn)開始前后分別進(jìn)行三次氣體置換，保證管道內(nèi)不存在空氣以保證實(shí)驗(yàn)安全。通過在匯流排上安裝一個(gè)減壓器實(shí)現(xiàn)觀察匯流排壓力。使用球閥作為匯流排的總控制閥，通過遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)氣動(dòng)調(diào)壓閥，使泄漏壓力保持相對(duì)穩(wěn)定，并通過質(zhì)量流量計(jì)對(duì)泄漏流量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。與小尺度噴射火實(shí)驗(yàn)裝置一致，帶有泄漏口的噴嘴與實(shí)驗(yàn)管道通過螺紋連接，在實(shí)驗(yàn)管道末端進(jìn)行管壁加厚處理。并通過引壓管在螺紋連接前端連接壓力表，實(shí)現(xiàn)泄漏壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。大尺度噴射火實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖所示。
大尺度噴射火實(shí)驗(yàn)裝置圖
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（a）熱輻射傳感器布置圖 | （b）溫度傳感器布置圖 |
溫度與熱輻射傳感器現(xiàn)場(chǎng)布置圖
實(shí)驗(yàn)流程
（1）吹熄實(shí)驗(yàn)
①安裝泄漏口徑為2 mm的噴頭，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)設(shè)備檢查、實(shí)驗(yàn)管道氣體置換、氣瓶連接等處是否漏氣等檢查工作。
②稍稍打開減壓器，在泄漏口處使用點(diǎn)火器引燃?xì)怏w，形成較小的噴射火焰。
③緩慢調(diào)節(jié)大流量減壓器的開度，使泄漏壓力緩慢增加，直至噴射火火焰熄滅，記錄火焰熄滅時(shí)的泄漏壓力，再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并在上次火焰熄滅的泄漏壓力附近以更細(xì)微的方式調(diào)節(jié)大流量減壓器的開度，防止操作增加實(shí)驗(yàn)誤差。重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次或以上，以實(shí)驗(yàn)測(cè)得的最大泄漏壓力作為該泄漏口徑和摻氫比例下的吹熄壓力。
④實(shí)驗(yàn)完成后，進(jìn)行氣體置換并重復(fù)操作3次，更換下一個(gè)泄漏口徑的噴頭，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)直至全部實(shí)驗(yàn)完成。
⑤使用甲烷激光檢測(cè)儀檢查以確保實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的摻氫天然氣氣瓶已關(guān)閉且不發(fā)生漏氣，收拾實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。
（2）小尺度噴射火實(shí)驗(yàn)
①安裝泄漏口徑為8 mm的噴頭，重復(fù)吹熄實(shí)驗(yàn)步驟①和②。
②調(diào)節(jié)大流量減壓器的開度，使泄漏壓力達(dá)到所需壓力并穩(wěn)定泄漏不少于10 s。
③當(dāng)一個(gè)摻氫比例的所有壓力實(shí)驗(yàn)完成后，使用氮?dú)庵脫Q氣體三次，確保實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)沒有可燃?xì)怏w。
④換另一種摻氫比例氣瓶，重復(fù)上述操作，直至實(shí)驗(yàn)完成。
⑤重復(fù)吹熄實(shí)驗(yàn)步驟⑤。
（3）大尺度噴射火實(shí)驗(yàn)
①安裝泄漏口徑為10 mm的噴頭，確保實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地沒有易燃物品，檢查無紙記錄儀、D高速相機(jī)是否正常工作。
②關(guān)閉匯流排球閥，連接氮?dú)?、摻氫天然氣氣瓶并打開氮?dú)鈿馄?，待匯流排內(nèi)壓力穩(wěn)定后在關(guān)閉氮?dú)鈿馄壳疤嵯?，使用肥皂水?duì)氣瓶連接處是否漏氣進(jìn)行檢查，保證不漏氣的情況下，打開匯流排球閥，打開氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，置換實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)空氣。重復(fù)置換操作三次，保證實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)沒有空氣。
③置換完成后，關(guān)閉匯流排球閥，打開一瓶摻氫天然氣氣瓶，利用甲烷激光泄漏檢測(cè)儀對(duì)氣瓶連接處、匯流排閥門等進(jìn)行檢測(cè)，在保證無漏氣的情況下，打開其余摻氫天然氣氣瓶。
④在距離泄漏口1 m處，架設(shè)火把作為點(diǎn)火源。在實(shí)驗(yàn)人員撤離至安全區(qū)域后，打開匯流排總閥，遠(yuǎn)程控制氣動(dòng)調(diào)壓閥，使摻氫天然氣以較低壓力泄漏并被火把點(diǎn)燃。
⑤增大泄漏壓力至4.0 MPa，調(diào)節(jié)氣動(dòng)調(diào)壓閥使泄漏壓力穩(wěn)定在4.0 MPa附近，穩(wěn)定泄漏不少于10 s，然后分別降低泄漏壓力至2.5 MPa和1.6 MPa，各記錄穩(wěn)定泄漏時(shí)間不少于10 s。
⑥實(shí)驗(yàn)完成后，關(guān)閉氣動(dòng)調(diào)壓閥、匯流排總閥和所有摻氫天然氣氣瓶，打開氮?dú)鈿馄?，待匯流排壓力穩(wěn)定后，打開氣動(dòng)調(diào)壓閥和匯流排總閥，置換實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)的可燃?xì)怏w，重復(fù)操作三次，確保實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)沒有可燃?xì)怏w，均為氮?dú)狻?/span>
⑦關(guān)閉氮?dú)鈿馄俊鈩?dòng)調(diào)壓閥、匯流排總閥，進(jìn)行采集數(shù)據(jù)和圖像文件的保存，完成后進(jìn)行斷電。
⑧重復(fù)吹熄實(shí)驗(yàn)步驟⑤。
關(guān)鍵參數(shù)
管徑：DN50與DN100；
管道承壓：25 MPa。
