粉尘爆炸损毁评估计算及环境净化分析(6)
(4)测试和数据采集系统
测试和数据采集系统由传感器、采集卡、计算机等组成。由传感器接收爆炸压力信号，通过采集卡将数据传输给计算机，经过计算程序，得出粉尘爆炸压力和压力上升速率的数据和图形。压力传感器是本实验系统的测量元件，本装置所选用的压力传感器为压阻式，压阻式压力计的优点是，体积小．重量轻、灵敏度高、反应速度快等，是一种应用广泛的压力测量仪器。
2.2 哈特曼粉尘爆炸实验装置系统的功能
实验所用的哈特曼粉尘爆炸实验装置系统具有多种功能，本次论文实验主要用来测定爆炸压力和压力上升速率。具体功能如下：
(1)测定粉尘爆炸的爆炸压力和压力上升速率
就密闭容器内粉尘爆炸过程而言，最大压力上升速率是衡量爆炸强度的尺度。最大爆炸压力和最大压力上升速率是粉尘爆炸的两个重要参数，对研究抑制粉尘爆炸等有直接的指导作用。粉尘云的最大爆炸压力及最大压力上升速率可用此装置测量，即在顶部(法兰盖)安装一个压力传感器，通过数据采集计算机程序记录爆炸压力随时间变化的过程，从而可获得粉尘在此条件下的最大爆炸压力和虽大压力上升速率。
(2)测定粉尘爆炸的最低爆炸浓度(爆炸下限)
与可燃气/空气混合气体一样，粉尘/空气混合物只有在爆炸上限和下限之间一定浓度范围内才具有爆炸性。粉尘爆炸虽然是粉尘在空气中飞散时产生的，可是飞扬在空气中的粒子由于其本身大小不一，形状不同，其中大的很快就沉降，较小的沉降较慢，都难以在空气中保持稳定的状态。另外，在爆炸时，小直径的粒子很容易反应．而直径大的粒子在反应过程中只不过表面被灼伤而已，随后便陨落而熄灭。因此，很难得出一定浓度条件下的爆炸极限，即使在其下限浓度时，它也是不完全燃烧的。所以，粉尘爆炸的临界浓度，都是以某一种方法，在某些条件的约束下获得的数据。至于粉尘爆炸的浓度上限，因在实验时很难造成所需的分教条件，所以一般是难以知道的。
所谓最低爆炸浓度是指低于这个浓度，粉尘云就不能爆炸。爆炸下限浓度也可以在此装置中进行测定，测定方法如下：用喷嘴喷出的压缩空气(压力约为0.7MPa)将一定量的实验粉尘从管底碗座吹起，使其较均匀地悬浮在整个哈特曼管中，在喷粉后延迟一段时间(一般为几十毫秒)后由电极放电点火。点火与否一般是根据火焰是否充满容器来判定，也可以封在顶部的纸膜突然破裂来判别。
(3)测定粉尘云的最小点火能量
粉尘云的最小点火能量是用己知能量的电容器放电来测定的。以放电火花击穿哈特曼管中的粉尘云，而粉尘云点火与否，则根据火焰是否能自行传播来判定，
一般要求火焰传播至少10cm以上。确定最小点火能量的方法是依次降低火花能量，如在连续10次相同实验中无一次发火，则此时的火花能量定为该粉尘云的最小点火能量。
(4)探究粉尘爆炸火焰的传播机理
在此装置的法兰盖把压力传感器换成火焰光感探头就可以实测粉尘爆炸火焰的传播，通过示波器采集火焰传播的波形，从而为建立粉尘爆炸火焰的传播模型提供了依据。
(5)可以改变电极的点火间隙、点火延迟时间．点火能量以及粉尘种类、浓度、初始压力等条件，使装置在不同条件下实现测定最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率的功能，简便而实用。
2.3 实验方法
如图2.1，首先打开哈特曼管在底部放入适量铝粉，再将其密闭好，然后通过高压气瓶给储气室冲入0.7MPa的压缩空气。打开计算机中的控制程序，控制系统首先将电磁阀打开，于是储气室里的压缩空气通过单向截止阀和喷嘴吹入爆炸室底部，由于底部为碗座，所以形成涡流将铝粉由下向上较均匀地分散在整个爆炸室内部，形成粉尘云。电极开启约10s后，控制系统接通变压器和电极之间的电路，两电极间高压放电，产生电火花引燃粉尘云，产生粉尘爆炸。在接通变压器和电极之间的电路的同时，压力传感器开始采集数据，并通过采集卡将数据传入计算机，经过计算程序，得出粉尘爆炸压力和压力上升速率的数据采集界面图（如图2.2）。
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