Установка для определения диаметра гашения и нормальной скорости распространения пламени Советский патент 1989 года по МПК F23N5/00 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначенной для определения диаметров гашения и нормальных скоростей распространения пламени газовоздушньк смесей.

Цель изобретения - повышение надежности,

; На фиг.1 представлена схема ус- тановки для определения диаметра га- шения и нормальной скорости распространения пламени; на фиг.2 - смеситель, общий вид; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг„4 - плотевая рубашка и нагреватель для предвари- тельного подогрева газовоздушной смеси, общий вид; на фиг о5 - разрез Б-Б на фиго4.

Установка для определения диаметра гашения и нормальной скорости распространения пламени (фиг.1) содержит емкость 1 газа, соединенную с последовательно установленными регулятором 2 давления, игольчатым вентилем 3, газовым счетчиком 4, рас . ходомером 5, служагцим для определения мгновенного расхода газа, U-об- разным манометром 6 и смесителем 7, Источник 8 воздуха соединен со смесителем 7 воздуховодом, на котором установлены игольчатьй вентиль 9, газовьм счетчик 1U, расходомер 11, и-образ.чьй манометр 12о Причем воздуховод 13 подведен к смесителю 7 тангенциально.

Смеситель 7 (фиг.2) выполнен в виде вихревой камеры и содержит патрубок 14 для подвода газа, газовое сопло 15, патрубок 16 для подвода воздуха, цилиндрическую камеру 17 смешения с расположенной соосно с ней металлической сеткой 18, которая способствует турбулизации воздушного потока и дроблению его на отдельные струйки, благодаря чему увеличиваетс площадь соприкосновения смешивакщих- ся потоков и улучшается качество смешения. Кроме того, смеситель содержит диффузор 1У, в котором происходит дальнейшее смешение газа с воздухом, камеру 20 вьфавнивания скоростей и концентраций по поперечному сечению потока, выходной конфу- зор 21 и патрубок 22 для выхода га- зовоздуиной смеси.

Смеситель связан с измерительньм конусом через буферную емкость 23, снабженную газоанализатором 24 и датчиком 25 температуры. Буферная

Q 5

0 5 Q

5

0

емкость служит для сглаживания аэродинамического разбаланса в системе при отборе проб в газоанализатор.

Газоанализатор служит для уточнения состава газовоздушной смеси, выходящей после смесителя. Кроме того, на трубопроводе газовоздушной смеси, связывающем буферную емкость с измерительным конусом, установлены расходомер 26, служащий для измерения Мгновенного расхода газовоздушной смеси, игольчатьй вентиль 27, служащий для регулирования расхода газовоздушной смеси, поступающей в из- мерительньй конус, огнепреградитель 28, служащий для предотвращения проскока пламени. Для измерения давления газовоздушной смеси в трубопроводе 29 установлен U-образньй манометр 30.

Измерительньй конус 31 выполнен из термостойкого кварцевого стекла, внутренний диаметр которого оттари- рован по миллиметрам по всей длине.

Перед измерительным конусом установлен дополнительньй электронагреватель 32, служащий для предварительного подогрева участка трубопровода, примыкающего к конусу Пред- варительньй подогрев предусмотрен с целью уменьшения градиента температур между температурой газовоздушной смеси до измерительного конуса и в самом конусе, а следовательно, и уменьшения длины пробега газовоздушной смеси до достижения температуры смеси температуры стенки измерительного конусао

Нагрев измерительного конуса производится при помощи электронагревателя 33 о Конструкции электронагревателей 32 и 33 идентичны.

Электронагреватель 33 (фиг.4) состоит из двух полуцилиндров 34 и 35 Каждьй из полуцилиндров состоит из металлического кожуха 36, керамической насадки 37, в пазы которой уложен нагревательный элемент 38.

Измерительный конус 31 расположен осес1 мметрично относительно электронагревателя 33 и дополнительного электронагревателя 32„

Для контроля за температурой стенки трубопровода, примыкаю1цего к измерительному конусу, и за температурой стенки самого.измерительного конуса установлены две термопары 39 и 40 соответственно. Термопары вьшедены на потешдиометр с самописцем

41(фиг.1).

Полуцилиндры, из которых состоит электронагреватель 33, разведены с целью установки двух смотровых окон

42и 43, выполненных из термостойкого стекла и установленных диаметрально противоположно друг другуо Окно

42 служит для визуального наблюдения за положением фронта пламени в измерительном конусе. Окно 43 служит для уменьшения влияния излучения раскаленных нагревателей и керамических

для определения объемного расхода газа, расходомер 5, оттарированный на определенный расход и служащий для определения мгновенного расхода газа. Для измерения давления в га зо- проводе установлен U-образньй манометр 6. Далее газ по газопроводу поступает в смеситель 7. 10 Воздух от источника 8 последовательно проходит игольчатьй вентиль 9, газовый счетчик 10 для измерения объемного расхода воздуха, расходомер 11, служапщй для измерения

насадок на определение диаметра гагае-15 мгновенного расхода воздуха. Давления и нормальной скорости распространения пламени. Для получения большей контрастности изображения фронта пламени в измерительном конусе за окном 43 устанавливается экран с черной поверхностью (,не показан).

По всей длине электрон ревателя 33 диаметрально противоположно установлены две металлические мерные

ние в воздуховоде измеряется при помощи и-образного манометра. Далее воздух по воздуховоду 13 поступает в смеситель 7, причем для более ка- 20 чественного смещения подвод воздуха осуществляется тангенциально.

В смесителе 7 происходит качественное смешение газовоздушной смеси и далее смесь поступает в буферную

ленты 44 и 45 (фиг.З), которые служат 25 емкость 23, которая служит дая сгла- для определения положения фронта пла- живания аэродинамического разбаланса мени относительно измерительного конуса. Наличие двух мерных лент необходимо для исключения влияния угла

30

зрения на величину диаметра .гашения и нормальной скорости распространения пламени.

Регулирование температуры в дополнительном электронагревателе 32 и в электронагревателе 33 осуществляется при помощи двух автотрансформаторов 46 и 47 соответственно (фиг.1). Кроме того, в электрическую цепь дополнительного электронагревателя 32 включены выключатель 48 и амперметр 49. Контроль за работой электронагревателя 33 осуществляется при помощи включенных в электрическую цепь индикаторной лампочки 50, амперметра 51, вольтметра 52 и выключателя 53о Воспламенение газовоздушной смеси происходит при помощи электроспирали 54, расположенной в нижней части измерительного конуса 31. Накал спирали регулируется при помощи трансформатора 55.

При определении диаметра гашения установка работает следующим образом.

Газ из емкости 1 редуцируется при помощи регулятора 2 давления и проходит последовательно игольчатый вентиль 3, служащий для регулирования расхода газа, газовый счетчик .435

40

45

50

55

в системе при отборе проб в газоанализатор 24 о Последний служит для уточнения состава газовоздушной смеси, выходящей после смесителя. Температура газовоздушной смеси измеряется при помощи датчика 25 температуры. Из буферной емкости 23 уточнен- ньй состав газовоздушной смеси проходит через расходомер 26, служащий для определения мгновенного расхода газовоздушной смеси, игольчатый вен- тш1ь 27, служащий для регулирования расхода газовоздушной смеси, огне- преградитель 28, который предотвращает проскок пламени и по трубопроводу 29 поступает в измерительный конус 31, предварительно подогреваемым в дополнительном нагревателе 32. Давление газовоздушной смеси в трубопроводе 29 измеряется при помощи и-образного манометра 30.

Электронагреватель 33 обеспечивает нагрев газовоздушной смеси в измерительном конусе 31 до заданной температуры. Регулировка температуры и контроль за работой дополнительного электронагревателя 32 осуществляется при помощи автотрансформатора 46, выключателя 48, амперметра 49.

Регулировка температуры в электронагревателе 33 осуществляется при помощи автотрансформатора 47. Кроме того, в его электрическую цепь вклю4531244

для определения объемного расхода газа, расходомер 5, оттарированный на определенный расход и служащий для определения мгновенного расхода газа. Для измерения давления в га зо- проводе установлен U-образньй манометр 6. Далее газ по газопроводу поступает в смеситель 7. 10 Воздух от источника 8 последовательно проходит игольчатьй вентиль 9, газовый счетчик 10 для измерения объемного расхода воздуха, расходомер 11, служапщй для измерения

-15 мгновенного расхода воздуха. Давление в воздуховоде измеряется при помощи и-образного манометра. Далее воздух по воздуховоду 13 поступает в смеситель 7, причем для более ка- 0 чественного смещения подвод воздуха осуществляется тангенциально.

В смесителе 7 происходит качественное смешение газовоздушной смеси и далее смесь поступает в буферную

25 емкость 23, которая служит дая сгла- живания аэродинамического разбаланса

25 емкость 23, которая служит дая сгла- живания аэродинамического разбаланса

0

5

0

5

0

5

в системе при отборе проб в газоанализатор 24 о Последний служит для уточнения состава газовоздушной смеси, выходящей после смесителя. Температура газовоздушной смеси измеряется при помощи датчика 25 температуры. Из буферной емкости 23 уточнен- ньй состав газовоздушной смеси проходит через расходомер 26, служащий для определения мгновенного расхода газовоздушной смеси, игольчатый вен- тш1ь 27, служащий для регулирования расхода газовоздушной смеси, огне- преградитель 28, который предотвращает проскок пламени и по трубопроводу 29 поступает в измерительный конус 31, предварительно подогреваемым в дополнительном нагревателе 32. Давление газовоздушной смеси в трубопроводе 29 измеряется при помощи и-образного манометра 30.

Электронагреватель 33 обеспечивает нагрев газовоздушной смеси в измерительном конусе 31 до заданной температуры. Регулировка температуры и контроль за работой дополнительного электронагревателя 32 осуществляется при помощи автотрансформатора 46, выключателя 48, амперметра 49.

Регулировка температуры в электронагревателе 33 осуществляется при помощи автотрансформатора 47. Кроме того, в его электрическую цепь вклю

чены индикаторная лампочка 50, ам- |перметр 51, вольтметр 52 и вьжлюча- тель 53, которые служат для контроля за работой электронагревателя 33. После заполнения измерительного конуса газовоздушной смесью определенного состава производят воспламенение ее в нижней части измерительного конуса при помощи злектроспирали 54, |накал которой регулируется при помощи трансформатора 55. После воспламенения смеси стабилизируем фронт пламени и затем уменьшая расход газовоздушной смеси, поступакщей в измерительный конус при помощи игольчатого вентиля 27, доводят фронт пламени до гашенияо Таким образом, определяют предварительно сечение, где произошло гашение пламени После этого опять заполняют измерительный конус газовоздушной смесью, воспламеняют ее и стабилизируют фронт пламени на расстоянии приблизительно 10 мм от того сечения, где в предшествующем опыте произошло гашение рламенио Затем плавно уменьшают рас- рсод газовоздушной смеси при помощи Игольчатого вентиля 27, вплоть до ;хлопьшания пламени в некотором се- . Это сечение фиксируют на мер- |ной ленте 44. Оно и является кри- Тическим для данного состава газо- Ьоздушной смеси. Диаметр полученного сечения и является искомым диаметром :Гаше ния.

При определении нормальной ско- распространения пламени уста- Иовка работает следующим образом : Для определения нормальной скорое Ти распространения пламени установка работает аналогично указанному методу вплоть до воспламенения смеси в измерительном конусе.31 при помощи электроспирали 54. Затем фронт пламени стабилизируют в любом сечении конуса Фиксируют это положение фронта пламени по мерной ленте 44. Если фронт пламени неподвижен, то скорость распространения гшамени U уравновешивается скоростью набегающего потока газовоздушной смеси Wg, т.е. и рл W См о Расход газовоздушной смеси измеряем при помощи расходомера 26.

Известно,что при ламинарном режиме течения газовоздушной смеси в трубе устанавливается параболическое распределение скоростей по сечению

трубы. Смесь в таком пламени зажигается на оси потока, где имеет место нормальная скорость распространения пламени. В этом случае скорость на оси конуса равна максимальной скорости:

2 G см

Td

4

W

ос W макс 8 G егл

d

где Woe - скорость потока по оси, м/с;

W,«Kc максимальная скорость потока, м/с;

W.cp средняя скорость потока, м/с;

Срлл расход газовоздушной смеси,

d - диаметр.сечения, в котором стабилизируется фронт пламени, м.

Таким образом, зная расход набегающей газовоздувшой смеси, диаметр сечения, в котором стабилизируется фронт пламени, и распределения ско.- ростей по перечному сечению потока, можно подсчитать скорость распространения пламени ., которая равна

, потока:

Uп WCP

8 G см

fd

Формула изобретения

1 о Установка для определения диаметра гашения и нормальной скорости распространения пламени, содержащая емкость с газом и источник воздуха, связанные со смесителем, измерительный конус, снабженньй датчиком температуры, отличающаяся тем, что, с целью повышеь ия надежности, она дополнительно содержит буферную емкость, снабженную газоанализатором и соединенную с выходом смесителя, расходомер, соединен- ньй с буферной емкостью и измерительным KdHycoM, и два электроподогрева- теля с отдельными источниками питания, один из которых установлен перед входом в измерительный конус, а другой выполнен в виде цилиндра, охватывающего измерительный конус, и снабжен смотровыми окнами, смеситель выполнен в йиде вихревой камеры с осевым выходом газовоздушной

смеси, осевым входом газа и тангенциальным входом воздуха.

2, Установка по п,1, отличаю щ а я с я тем, что датчик температуры вмонтирован в измерительный конус.

1453124,8

3. Установка поп.1, отличающаяся тем, что она снабжена вторым датчиком температуры, установленным на входе в измерительный конус.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить надежность установки. Установка содержит емкость 1 с газом и источник 8 воздуха, соединенные со смесителем 7, выполненным в виде вихревой камеры с осевым выходом газовоздушной смеси, осевым входом У-« воздуха и тангенциальным входом газа. Смеситель 7 соединен через буферную емкость 23, снабженную газоанализатором 24, и расходомер 26 с измерительным конусом 31, снабженным двумя электронагревателями 32 и 33 с отдельными источниками 46, 47, один из которых установлен перед входом в конус 31, а второй выполнен в виде цилиндра 33, охватьшамцего конус 31 и снабженного смотровыми окнами. Конус 31 выполнен из термостойкого стекла и снабжен датчиком 39 температуры, установленным на его входе, и датчиком 40 температуры, вмонтированным в корпус 31 Такое выполнение установки позволяет наб- лкдать за распространением пламени по конусу, стабилизировать регулированием температуры и скорости газовоздушной смеси фронт пламени и не допускать его проскока на вход конуса 31, что повьш1ает надежность всей установки. 2 ЗоПо ф-лы, 5 ил. 2829 .fL JSJJiff f3 4g Q (Л ел 00 to 4; ггс

19

f

;7- .2

Bxod )(ц,

.д

Вход 9азо8озд(Ш ной смеси

,39 JZ

i

33

30

г

57ф14гЛ

30

35