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申请/专利权人：南京工业大学

摘要：本发明模拟海底油气输送管道泄漏扩散、液面燃料燃烧特性及其抑制机理实验装置，属于海洋油气输送安全领域。包括：可燃气体泄漏系统、可燃液体泄漏系统、油气泄漏与燃烧系统、泡沫抑制系统、水雾抑制系统、喷粉抑制系统、横风调控系统、液池温度控制系统、液池盐度采集系统、油浴加热系统、照明系统、点火系统、气体浓度采集系统、温度采集系统、图像采集系统、高速红外采集系统等。研究了用于模拟海底油气管道破裂泄漏扩散运动规律、液面燃料燃烧特性及其抑制性能和机理，填补了多因素影响下海底油气管道破裂后可燃介质泄漏扩散运动特性以及液面层间海水和燃料气化‑扩散‑燃烧耦合作用过程，特别是液面池火的抑制特性及机理研究的空白。

主权项：1.模拟海底油气输送管道泄漏扩散、液面燃料燃烧特性及其抑制机理实验装置，其特征在于，包括：可燃气体泄漏系统、可燃液体泄漏系统、油气泄漏与燃烧系统、泡沫抑制系统、水雾抑制系统、喷粉抑制系统、横风调控系统、液池温度控制系统、液池盐度采集系统、油浴加热系统、照明系统、点火系统、气体浓度采集系统、温度采集系统、图像采集系统、高速红外采集系统、纹影采集系统、同步控制器、程序控制与数据采集系统；所述可燃气体泄漏系统由第二气瓶7-2、预混罐37、第三真空压力表8-3、气体流量计38、第三电磁阀10-3、第一单向阀39-1、四通接头40、泄漏管道32、同步控制器46、程序控制与数据采集系统47及管路组成；预混罐37顶部安装第三真空压力表8-3测定其内部气体压力，其左右侧壁开有螺纹接口；左侧螺纹接口通过球阀与第二气瓶7-2相连；右侧螺纹接口依次连接气体流量计38、第三电磁阀10-3、第一单向阀39-1、球阀、四通接头40与泄漏管道32；第一单向阀39-1防止可视化容器31内部液体通过管路反向流动；泄漏管道32底部中心接有外螺纹的三通结构，通过开有内侧螺纹的六角螺母与可视化容器31及管路相连；通过使用不同的泄漏管道32模拟管道破裂形式，从而实现不同尺寸、形状的泄漏孔径对可燃气体在水下射流和羽流形态的影响研究；第三电磁阀10-3实现气体泄漏时间和时刻的调控；通过气体流量计38实现气体泄漏流量的调控；第二气瓶7-2为预混罐37提供气源并使其内部充装确定压力的可燃气体；所述可燃液体泄漏系统由第三气瓶7-3、液体储罐41、第四真空压力表8-4、第二液体流量计3-2、第四电磁阀10-4、第二单向阀39-2、四通接头40、泄漏管道32、同步控制器46、程序控制与数据采集系统47及管路组成；液体储罐41顶部安装第四真空压力表8-4测定其内部压力，其左右侧壁开有螺纹接口，右侧螺纹通过球阀与第三气瓶7-3相连；左侧螺纹接口依次连接球阀、第二液体流量计3-2、第四电磁阀10-4、第二单向阀39-2、球阀、四通接头40与泄漏管道32；第二单向阀39-2防止可视化容器31内部液体通过管路反向流动；泄漏管道32底部中心接有外螺纹的三通结构，通过开有内侧螺纹的六角螺母与可视化容器31及管路相连；通过使用不同泄漏管道32模拟管道破裂时液体泄漏状态特性研究，第四电磁阀10-4实现液体泄漏的时间和时刻调控；通过第二液体流量计3-2实现液体泄漏流量的调控；第三气瓶7-3使液体储罐41内部液体达到一定压力；所述油气泄漏与燃烧系统由可视化容器31、可视化视窗30组成；可视化容器31为长方体容器结构，前后侧安装由高硼硅钢化玻璃制成的可视化视窗30，顶部为开敞环境，左右侧为容器壁面并通过螺栓与可视化视窗30连接，可视化视窗30底端通过容器支架支撑；可视化容器31正侧壁面沿水平和垂直方向分别安装标尺29，用于气体在水体内部泄漏扩散位移运动、形态演变过程及特性分布变化的尺度测定；可视化容器31上部侧壁安装第一支架18-1和第二支架18-2，用于支撑横风调控系统和温度与气体浓度采集系统以及滑轨15；可视化容器31底部中心位置安装泄漏管道32并通过螺纹孔与四通接头40连接；通过可视化视窗30观测与记录可燃气体或液体由泄漏管道32泄漏后在水体内部泄漏扩散位移运动、形态演变过程及特性分布变化；同时，记录与观测可燃气体或液体在液面分布流动扩散的变化特性，通过四通接头40实现可燃气体和液体泄漏的变换；通过油气泄漏与燃烧系统实现多工况条件影响下油气在水体内部泄漏扩散位移运动、形态演变过程及特性分布变化，以及海水和燃料气化-扩散-燃烧耦合作用变化动力学特性研究；当油泄漏到水面被点燃后，其火焰产生的热量有一部分会传递给可视化容器31内的水体，基于此通过水体吸收热量公式（1），有助于分析火焰向水体传递的热量以及水体吸收的热量大小；Q吸=CMΔt（1）式（1）中：Q吸为可视化容器31内的水体吸收的热量，J；C为水体的比热容，Jkg·℃；M为水体的质量，kg；Δt为燃烧开始与结束时水体的温度差；程序控制与数据采集系统结合同步控制器，分别与可燃气体泄漏系统、可燃液体泄漏系统、泡沫抑制系统、水雾抑制系统、喷粉抑制系统、液池温度控制系统、液池盐度采集系统、点火系统、气体浓度采集系统、温度采集系统、图像采集系统、高速红外采集系统、纹影采集系统连接。

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百度查询： 南京工业大学 模拟海底油/气输送管道泄漏扩散、液面燃料燃烧特性及其抑制机理实验装置及方法