Transcript 燃烧性能测定及气体爆炸实验

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燃烧性能测定及气体爆炸实验
实验内容

着火点测试实验

可燃材料氧指数测定实验

气体爆炸实验
着火点测试实验
着火点测试实验
实验目的
实验原理
实验仪器和材料
实验操作方法
注意事项
一、实验目的
知识点回顾
可燃物在空气或氧气中燃烧，必须要达到该物质着火燃
烧所需要的最低温度，这个最低温度叫做该物质的着火点。
实验目的
（1）加深了解着火点的意义;
（2）了解DW-02型点着温度测定仪的组成；
（3）掌握着火点测试实验的基本原理；
（4）掌握DW-02型点着温度测定仪的使用方法。
二、实验原理
在一定温度下,固体可燃物料会挥发或蒸发出一部分的可
燃烧气体或蒸汽,当温度升高到某一数值时,挥发或蒸发出的可
燃气体或蒸汽的浓度足够高,以致被明火点燃后能形成持续的
火焰(>5s),则能出现这种现象的最低温度即称为着火点。
着火点又称燃点。对固体燃料来说，着火点的高低跟表面
积的大小、组织的粗细、导热系数的大小等都有关系，颗粒越
细，表面积越大，着火点越低；导热系数越小，着火点越低。
对液体燃料和气体燃料来说，火焰接触它们的情况和外界压强
的大小也都有关系。
三、实验仪器及材料
实验使用DW-02型点着温度测定仪进行，
其主要技术指标如下：
（1）炉温：150℃～450℃之间任意
一点温度恒定不大于±2℃；
（2）试样粒度：制备成0.5～1.0mm；
（3）试样量：1g；
（4）电源：220±10%V，50Hz；
（5）温度波动：≤±1.5℃。
三、实验仪器及材料
DW-02型点着温度测定仪
点火器
打火机
试样包若干(事先制备,干燥木粉,0.5-1mm粒径,天平称量)
镊子
漏斗
手表/秒表
手套
实验服
护目镜
四、实验操作方法
仪器调整
（1）将对号插头插入座内，合上总电源，按下电源开关，指示灯即亮，
然后拨动“升温←→降温”手柄（在炉体侧面），使其通风孔封闭
（手柄在“升温”位置）。
（2）设定温度：按出“降温/升温”按钮，按下“设定/测量”按钮，然
后旋转“温度调节”旋钮，观察仪器面板上的数显器（左上角）将温
度设定好后，再按出“设定/测量”按钮，此时看到的看到的温度值
是实际炉体升温的值，此时需要注意“设定/测量”按钮应处于按出
状态。
（3）炉体升温至设定温度后，恒温5～10min(手表)即可进行试验。
（4）试验结束时按下“降温”按钮，拨动“升温←→降温”手柄进行降
温，炉温降到常温下，工作人员方可离开试验场所。
四、实验操作方法
实验步骤
（1）根据实验装置的调整步骤1～3，将实验装置调整到要求的状
态。
（2）把铜锭炉加热到预定温度，并使之恒温。
（3）将装有1g试样的容器放入铜锭炉的孔中(漏斗)，盖上盖子
（盖子预先放在铜锭炉顶上加热,镊子），并起动秒表计时。
（4）当观察到有蒸气挥发出时，将点火火焰(点火器+打火机)置
于盖的喷嘴上方2mm处晃动。火焰长度10～15mm左右，如果在开
始5min(手表)内，喷嘴上没有（或有）连续5s(秒表)的火焰，
则按“仪器调整”的要求，每次将炉温升高（或降低）10℃，
用新的试样重新试验，直到测得喷嘴上出现连续5s以上火焰时
的最低温度为止，并记录此刻温度。
四、实验操作方法
实验步骤（续）
（5）每个预定的温度做三个试样，若有两个没有5s以上的火焰，
则将炉温升高10℃，再做三个试样，如有两个出现5s以上火
焰的最低温度，将其修约到十位数，即为材料的点着温度。
（6）按“仪器调整”的要求（步骤4）,对实验装置进行降温处
理。
四、实验操作方法
实验流程
设定温度（恒温5-10min）
试样准备
干燥木粉
φ0.5-1mm
1g/包天平
称量
3试样
点火测试
5min内被点燃
是
火焰持续5s+
是
仅2试样成功
是
温度
-10℃
手表计时
否
否
失败
温度
+10℃
失败
是
否
记录
试验
现象
3试样成功
试验结束
注：如果试验出现反复震荡现象，升高或降低温度依次折半
否
五、注意事项
（1）点燃点火器时，注意安全，火焰长度不宜过长；
（2）添加试样时，应使用工具，不可直接用手操作，以防
烫伤;
（3）实验完毕后，及时关闭电源，炉温降到常温下，工作
人员方可离开试验场所。
着火点测试
7 实验数据记录
试样
现象
温度
1
2
3
可燃材料氧指数
测定实验
可燃材料氧指数测定实验
实验目的
实验原理
实验仪器和材料
实验操作方法
注意事项
一、实验目的
⒈明确氧指数的定义及其用于评价高聚
物材料相对燃烧性的原理；
⒉了解HC-2型氧指数测定仪的结构和工
作原理；
⒊掌握运用HC-2型氧指数测定仪测定常
见材料氧指数的基本方法；
⒋评价常见材料的燃烧性能。
二、实验原理
氧指数（Oxygen Index），是指在规
定的试验条件下，试样在氧氮混合气流中
，维持平稳燃烧（即进行有焰燃烧）所需
的最低氧气浓度，以氧所占的体积百分数
表示。
O2 

OI=
100%
 N 2  +  O2 
二、实验原理
把一定尺寸的试样垂直夹持于透明燃
烧筒内，向上通入一定比例的氧氮气流。
点着试样的上端，记录持续燃烧时间或燃
烧过的距离，试样的燃烧时间超过3min或
火焰前沿超过50mm标线时，降低氧浓度；
试样的燃烧时间不足3min或火焰前沿不到
标线时，增加氧浓度，如此反复操作，从
上下两侧逐渐接近规定值，至两者的浓度
差小于0.5％。
三、实验仪器及材料
实验仪器：
HC-2型氧指数
测定仪
实验材料：
有机塑料
图1 HC-2型氧指数测定仪外观图
三、实验仪器及材料
1：燃烧筒
2：试样夹
3：点火器
4：金属网
5：放玻璃珠的筒
6：底座
7：三通
8：气体混合器
9：压力表
10：稳压阀
11：转子流量计
12：调节阀
13：燃烧着的试样
图2
氧指数测试装置
三、实验仪器及材料
试样的制作要求
外观要求：试样表面清洁、平整光滑，无影响燃
烧行为的缺陷，如气泡、裂纹、飞边、毛刺等。
类别 材料形状
宽/mm
厚/mm
长/mm
A
自支撑塑
料
6.5±0.5
3.0±0.5
70~150
B
软载塑料
6.5±0.5
2.0±0.5
70~150
C
泡沫塑料
12.5±0.5
12.5±0.5
125~150
D
薄膜或织
物
50±0.5
自身厚度
140±5
四、实验操作方法
实验内容与方法
⑴计算氧和氮的流量。燃烧柱内混合气
体流速（4±1cm/s），初始总流量为
10L/min，再分别计算出不同比例氧和
氮的流量。
四、实验操作方法
实验内容与方法
⑵取标准试样10根，试样一端50mm处划
线，将另一端垂直插入燃烧柱的内试样
夹中
⑶选定试验所需初始氧浓度。
四、实验操作方法
实验内容与方法
⑷开启氧、氮钢瓶阀门，调节减压阀，
压力为0.2－0.3MPa。调节稳定流速的
氧、氮，转子流量计的浮子调节至工作
位置。HC-2型氧指数测定仪工作压力
0.1MPa。用调节好流量的氧氮混合气冲
洗燃烧筒至少30s。
四、实验操作方法
实验内容与方法
⑸点燃试样。用点火器从试样的顶部中
间点燃，试样顶端全部着火后，立即移
去点火器。点燃试样时，若在30s内不
能点燃，则应增大氧浓度，继续点燃，
直至30s内点燃为止。
四、实验操作方法
实验内容与方法
⑹点燃试样后，立即开始记时，观察试
样的燃烧长度及燃烧行为。
①试样的燃烧时间超过3min，或燃烧长
度超过50mm，记“×”；降低氧的浓度。
②试样燃烧在3min和50mm之前熄灭，记
“Ο”，提高氧浓度。
四、实验操作方法
实验内容与方法
③在氧的体积百分浓度的整数位上寻找
这样相邻的四个点，要求这四个点处的
燃烧现象为“ΟΟ××” ，此范围即
为所确定的临界氧浓度的大致范围。
四、实验操作方法
实验内容与方法
⑺在上述测试范围内，缩小步长，从低
到高，氧浓度每升高0.5%重复一次以上
测试，观察现象，并记录。
⑻根据上述测试结果确定氧指数 。
五、注意事项
⒈在调节氧气、氮气浓度后，必须用调节好
流量的氧氮混合气流冲洗燃烧筒至少30s，
以便排出燃烧筒内的空气。
⒉点燃试样时，注意安全，火焰长度1～
2cm；勿使火焰碰到试样的棱边和侧表面。
⒊试验完毕后，及时关闭气体阀门。
气体爆炸实验
气体爆炸实验
实验目的
实验原理
实验系统
实验步骤
注意事项
一、实验目的
1．通过管道内气体燃烧爆炸实验，掌握最大爆炸压力、最大
爆炸压力上升速率、爆炸极限等基本概念，熟悉压力传感器和
火焰传感器的基本原理和使用方法，掌握气体燃烧爆炸实验的
基本技能和实验方法；
2．了解实际工业装置气体爆炸过程的基本规律，了解此类装
置气体爆炸过程所表现出来的局部动力学特征。了解爆炸过程
的压力、火焰传播速度的分布规律以及爆炸过程发展的各种影
响因素。
二、实验原理
根据反应前气体混合情况，燃烧分为预混燃烧和扩散燃烧。
预混燃烧就是燃料和氧化剂在反应前已经混合好。扩散燃烧是燃
料和氧化剂边扩散边燃烧。通常预混燃烧速度要比扩散燃烧速度
快得多。气体的燃烧速度通常以火焰传播速度来衡量。
预混燃烧要求可燃性气体浓度位于爆炸极限之间，即大于其
爆炸下限，小于其爆炸下限。
当点火能量大于可燃气体的最小点火能量时，可燃气体被点
燃，并在容器中传播。当可燃混合气的组成接近燃烧反应的化学
恰当反应比例时，所需的最小点火能最小。
三、实验系统
燃烧管
配气系统
点火系统
压力探测系统
数据采集系统
时间控制系统
三、实验系统
燃烧管
碳钢圆管（长2m、内径50mm、外径60mm）
三、实验系统
气瓶
减压阀
配气系统
质量流量控制器
质量流量显示仪
二级混合器
三、实验系统
配气系统示意图
三、实验系统
点火系统
电容储能放电点火
电极放电时的点火能量用下式计算：
1
2
E  CU
2
其中：
C为100μF，
U为600V，
得名义点火能为18J。
三、实验系统
采用昆山双桥生产的CYG1401型高频
压力变送器，如图所示。

量程：0-1Mpa

上升时间：0-1μS至0-0.2μS

特点：采用感压膜片齐平封装设计，
彻底消除管腔效应，因而传感器具有
极高的频响，极快的上升时间。
压力探测系统
三、实验系统
数据采集系统
数据采集仪型号：HIOKI8860
三、实验系统
时间控制系统
可编程逻辑控制器（PLC）
型号：Siemens S7-200
触发数据采集仪
PLC发
出信号
延迟100ms
触发点火器
时间控制系统框图
三、实验系统
实验装置实物图
四、实验步骤
1、按照实验装置示意图装配好实验系统（包括各类传感器、
点火装置和配气系统的安装与连接）；
2、调试好测试系统，检查各种部件的线路，并确保连接良好；
3、抽真空至负压－0.006MPa，检查装置气密性，可静置两分
钟，看真空压力表压力波动情况，正常后关闭真空表开关；
4、向装置内充入一定浓度配比的混合气体，气体浓度可通过
配气仪控制，充满后静置10~20min（使气体混合均匀）；
四、实验步骤
5、调试测试系统中各设备至工作状态；
6、给点火器充电至25KV高压，按下复位键；
7、清理人员至安全距离之外；
8、启动Siemens PLC，点火引燃气体，进行压力温度等数据
采集；
9、保存数据，进行数据记录和处理；
10、准备下一次实验。