Устройство для определения пирофорных характеристик газодисперсных систем Советский патент 1984 года по МПК G01N25/50 

о: сл

СП

00

Изобретение относится к определению характеристик горючих порошков и пылей как металлического, так и органического происхождения, и предназначено для установления степени пожаро- и взрывоопасности дисперсных материалов.

Известно устройство для определения температуры воспламенения, в частности, порошков алюминия, магния и их сплавов в воздушной среде, Такое устройство представляет собой обогреваемую реакционную камеру (вертикальную трубку ). Для измерения температуры на внешней стороне реакционной камеры установлена термопара, включенная в измерительную схему. Малый диаметр реакционной камеры приводит к искажению получаемых значений температуры воспламенения, так как величина диаметра должна быть не менее критического значения (50 мм). Впрыск взвеси осуществляется снизу, реакционной трубки. Инжектирующее устройство отсутствует. Обогреваемая часть реакционной камеры составляет 35 мм 1.

Ввиду сравнительно невысокой рав номерности концентрации взвеси по вьсоте и сечению реакционной трубки и температуры невозможно получение стабильных воспроизводных и точных результатов.

Известно также устройство для определения пирофорных . характеристик газодисперсныхьсистем, содержащее вертикальную трубчатую печь с инжектором, смотровым окном и датчиками температуры, пoдключeнны ш к регистратору 2 .

Используемая в этом устройстве конструкция инжектора не обеспечи вает равномерного распределения концентрации аэрозоля по высоте и сечению трубки, что приводит к искажению по температуре воспламенения.

Неравномерный обогрев реакционного пространства по высоте, возникающий из-за краевых эффектов на греющей спирали, вызывает распределение температуры по высоте с максимумом в центральном сечении.

Печь негерметична, что делает невозможным определение температу воспламенения в газовых средах, отличных по составу от воздушной.

Устройство не обеспечивает измерения задержек воспламенения, котоЕ ае необходимы для установления точного значения температурил воспламенения температуре воспламенения должны соответствовать максимальные длительности задержек), темх ературной зависимости периода индукции как характеристики, используемой при устанбвлении кинетических констант восплмёнения/ вид этой зависимости представляет самостоятельный научный интерес.

Из тепловой теории следует, что период индукции является функцией температуры среды и на пределе воспламенения стремится к бесконечности поэтому установление минимальной температуры воспламенения может быть проведено только с учетом временных характеристик процесса. Без указания значений задержки воспламенения говорить о температуре воспламенения бессмысленно.

Таким образом, с помощью известного устройства могут быть проведены приближенные сравнительные оценки температуры воспламенения, в то время как по указанным причинам истинные значения температуры воспламенения не могут быть установлены.

Цель изобретения - определение индукционного периода воспламенения и расширение области применения;

Поставленная цель достигается , тем что верхняя часть печи Снабжена двумя соосными визуализационными трубками, в одной-из которых установлена лампа подсветки, а в другой - фотоэлемент , соединенный с фотоэлектронным умножителем, включенным в измерительную схему регистратора, при этом смотровое окно установлено на нижнем торце печи с рубашкой охлаждения узла крепления, причем внутренняя полость печи соединена с атмосферой водяными затворами.

Установка на печи двух соосных визуализационных трубок, ламп подсветки, фотоэлемента и фотоэлектронного умножителя, включенных в электронную измерительную схему, позволяет одновременно с температурой определять индукционный период воспламенения и Контролировать правильность измерения температуры воспламеЛ1ения и установление кинетических ; констант воспламенения.

Герметизация нижнего конца печи посредством установки окна с рубашкой охлаждения узла крепления и при этом сообщение печи с атмосферой при помощи водяного затвора позволяет определить температуру воспламенения аэрозолей не только в воздух но и в различных газовых средах и делает устройство универсальным.

Выполнение инжектора в виде расширяющегося сопла с углом раскрытия 8-12° с рубашкой охлаждения и наличие самостоятельных блоков спиралей (не менее трех )для обггрева по высоте создают равномерную концентрацию смеси по высоте и сечению реакционной камеры и равномернуюч температуру в реакционной камере, поскольку цесь градиент температуры сосредоточен в выходном сечении сопла. Это п зволяет повысить точность измерения температуры воспламенения и воспроизЁодимость результатов, что сокращает количество опытов,. На чертеже изображена схема устройства. Устройство состоит из двух ОСНОВ ных узлов - герметичной вертикальной трубчатой печи и автоматической системы управления опытом и измерен температуры воспламенения и индукци онных периодов. Вертикальная трубчатая печь вклю чает в себя реакционную камеру 1, к торая в верхней части имеет инжектор 2 с рубашкой 3 охлаждения для сокращения времени пребывания части в термически неоднородном поле и ок 4 подсветки. Для равномерного обогрева реакционной камеры установлено три блока 5 спиралей обогрева, питающихся от трансформатора б. В центральной и краевых областях реакционной трубки смонтированы термопары 7, йключенные в потенциометры 8 для измере ния и автоматического регулирования температуры в реакционной камере 1 печи. В нижней части печи имеется рубаш ка 9 для охлаждения узла крепления смотрового окна 10, штуцер 11 с водяным затвором 12 для сброса избыточ ного давления, возникающего в резуль тате нагрева газа, и обеспечения герметичности, штуцер 13 для системы вакуумиров.ания и наполнения камеры соответствующим газом. Водяной раствор используется в качестве устройства, позволякяцего поддерживать в реакционной камере постоянное атмосферное давление вне зависимости от температуры. Охлаждение, узла крепления смотрового окна предтовращает его разрушение которое могло бы возникнуть из-за интенсивных термических нагрузок .. . Импульс газа к навеске образца подается от пневмосистемы, питающей реакционную камеру {не показаны). Напряжение газового потока показано стрелкой 14. Автоматическая система измерения задержки воспламенения состоит из пусковой и стоповой схемы. Пусковая схема предназначена для фиксирования момента инжекции порсняка в реакционное пространство печи и включает в себя две соосные визуалиаационные трубки 4, установленные в плоскости нижнего среза инжектирующего сопла 2, лампу 16 подсветки, фотоэлемент 15, типа СЦВ включенный на Пуск электронного частотомера 17 типа 43-33 через усилитель 18 и тиратронное реле 19. Стоповая система служит для регистрации момента воспламенения. Она состоит из. фотоэлектронного умножителя 20 типа ФЭУ-19 М, установленного под смотровым окном-10, включенного на Стоп электронного частотомера 17 4epe3vусилитель 21 и тиратронное реле 22. Питание электронной схемы производится от блока 23 питания. Работа стенда осуществляется следуквдим образом. В печи посредством потенциометра 8 устанавливается заданная температура. Газодисперсный импульсный поток от пневмосистемы, направление которого показано стрелкой 14, поступает через инжектор 2 в реакционную камеру печи 1, где происходит воспламенение взвеси. Момент воспламенения определяется визуально или с помощью киносъемки через окно 10. Затем температуру печи понижают до тех пор, пока воспламенение становится невозможным. Минимальная температура печи, при которой еще происходит воспламенение и принимается за температуру воспламенения взвеси. Для определения температуры восплам нения в различных газовых средах через штуцер вакуумируют реакционную камеру. Затем в нее подают соответствующий газ определенной концентрации и определяют температуру воспламенения. Одновременно с температурой воспламенения .определяется период индукции воспламенения следующим образом. Фронт газодисперсного импульсного потока в выходном сечении инжектора 2 пересекает луч света от источника 16. Вследствие прерывания светового луча в цепи нагрузки фотоэлемента 15 пропсходит положительный скачок напряжения. Этот импульс, предварительно усиленный усилителем 18, поступает на тиратронное реле 19, работаю1.,зе в ключевом режиме. С анода тиратронного реле 19 сиг нал отрицательной полярности с амплитудой 100 В подается на пусковой вход счетчика времени - згектронного частотомера 17. . Сигнал от фотоэлектронного умножителя 20, возникающий в момент воспламенения исследуемого продукта, после уси11ения усилителем 21 поступает на тиратронное реле 22 и далее на стоповый вход счетчика времени электронный частотомер 17. Таким образомг задержка воспламенения определяется как интервал вре мени между моментами инжекции и воспламенением взвеси, фиксируемыми частотомером; Результат со шкалы частотомера считывается оператором. Наличие двух соосных визуалиэационных трубок одновременно с определением температуры позволяет определить индукционный период воспламенения . Наличие окна у нижнего конца печи и сообщение печи с водяным затвором герметизирует печь и делает устройство универсальным, так как становится возможным определить температу- ру воспламенения не только в воздухе,. во и в различных газовых средах.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПИРОФОРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ, содержащее вертикальную .трубчатую печь с инжектором, смотровым окном, датчиками температуры, подключенными к регистратору, о т уличающееся тем, что, с целью определения индукционного периода воспламенения и расширения области применения, верхняя часть печи снабжена двумя соосными визуализационными трубками в одной из которых установлена, лампа подсветки, а в другой - фотоэлемент, соединенный с фотоэлектронным умножителем, включенным в измерительную схему регистратора, при этом смотровое окно установлено на нижнем торце печи с рубашкой охлаждения узла креплеi ния, причем внутреняя полость печи соединена с атмосферой припомощи сл водяного затвора.