CN101639398B - 一种火灾烟气流场示踪方法 - Google Patents
一种火灾烟气流场示踪方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101639398B CN101639398B CN200910089091XA CN200910089091A CN101639398B CN 101639398 B CN101639398 B CN 101639398B CN 200910089091X A CN200910089091X A CN 200910089091XA CN 200910089091 A CN200910089091 A CN 200910089091A CN 101639398 B CN101639398 B CN 101639398B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fire
- particle
- smoke
- flue gas
- simulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
本发明提供了一种火灾烟气流场示踪方法，包括火源模拟系统、激光片光系统、摄像系统、烟颗粒模拟方法、示踪颗粒加入方法；火源模拟系统采用燃气流量可控的丙烷气体燃烧器；烟颗粒采用檀香燃烧的烟颗粒模拟火灾烟颗粒；示踪颗粒粒径为1-5μm的氮化硼颗粒，用空气压缩机将氮化硼颗粒均匀、稳定地输运到烟气层中；本发明可广泛地应用于火灾小尺寸实验和全尺寸实验，使得火灾实验过程安全可控、环境友好；通过本发明提供的方法，可以获得火灾烟气层的厚度、形态和流场结构等关键参数，对指导火灾烟气控制具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及火灾实验中的烟气形态和流场的示踪方法。
背景技术
火灾所产生烟气是造成火势蔓延、人员伤亡以及财产损失的重要因素。烟气层的厚度、烟气层内部的流场结构等是火灾实验中重点关注的参数。然而，该类参数的准确获取一直是火灾实验的难点，原因如下：一方面，火灾燃烧产生的烟气造成实验空间内能见度急剧下降，使得肉眼和摄像设备均难以直接观测和记录烟气层厚度。一些学者提出采用基于温度竖向分布的方法来间接判断烟气层的厚度，但温度和烟颗粒的竖向分布存在较大区别。因此，研发火灾烟气层的可视方法十分必要。
另一方面，对火灾烟气层进行可视化只是对其流场结构进行测量的必要条件。流体力学实验中通常用PIV(Particle Image Velocimetry)方法对流场进行测量。PIV方法需要粒径合适、跟随性好、感光性好的示踪粒子，示踪粒子的选取与流体的物理参数密切相关。值得注意的是，前人的流体实验中的PIV测量往往针对液体，而火灾烟气是热气体，其物理参数与液体有很大差别，前人所用的示踪粒子显然不适用于火灾烟气。火灾燃烧产生的烟颗粒大多以气溶胶的形态弥散于烟气层之中，该类烟颗粒的粒径过小且感光性不好，肉眼和普通摄像设备均难以对该种粒径的单个烟颗粒进行分辨。因此，需另外添加合适的示踪粒子，才能对火灾烟气流场进行PIV测量。
发明内容
本发明的目的在于为烟气层宏观厚度、烟气层内部精细流场结构的实验测量提供一种火灾流场示踪方法，。
本发明实现上述目的的技术方案如下：
本发明所述的火灾烟气流场示踪方法，包括：采用火源模拟系统加热火灾试验装置内部空气，引发空气流动；采用加入装置向试验装置内注入火灾烟气模拟颗粒；采用激光片光装置照亮观测截面上的烟气模拟颗粒；采用数字摄像系统录制烟气模拟颗粒分布及运动状况的视频图像。其特征在于：所述火源模拟系统，为燃气流量可控的丙烷气体燃烧器1；所述火灾烟气模拟颗粒加入装置，包括檀香3及其支撑装置4；所述激光片光系统，采用输出功率2W、线宽为1mm的半导体激光片光源5；所述火灾烟气模拟颗粒，采用粒径为1-5μm的氮化硼(BN)颗粒，所述加入装置采用由示踪颗粒存储装置7、进气管8、阀门9、空气压缩机10、示踪颗粒喷口11所组成的将氮化硼加入系统。
本发明所述的火灾烟气流场示踪方法，在测量烟气层厚度时，将烟颗粒模拟装置置于火源附近，采用激光片光源5形成在竖直方向上的任意片光平面，使该竖直平面内的烟气层形态和烟气层厚度可视；在测量烟气层内部流场时，调节空气压缩机10的出口气流，将1-5μm的氮化硼颗粒喷入烟气层，采用激光光源5形成在任意方向上的片光平面，通过拍摄该平面内的氮化硼颗粒运动轨迹，可分析该平面内的火灾烟气流场结构。
本发明的有益技术效果体现在下述几个方面：
(1)在安全性和环境友好方面，采用丙烷气体燃烧器模拟火源，火源功率可控，燃烧充分完全，产物清洁；利用檀香产生的烟颗粒模拟火灾烟气，对环境无污染，对人体无伤害，对实验设备无腐蚀；
(2)采用激光片光对烟气层进行照射，使得烟气层的形态和宏观厚度可视；
(3)采用1-5μm的氮化硼颗粒作为烟气流动的示踪粒子，其成本低且对火灾烟气的跟随性好；示踪粒子随空气压缩机的气流从颗粒存储装置中均匀、稳定地进入烟气层，避免了人工加入的随意性，且对流场干扰小。
基于以上优点，本发明所述的火灾烟气流场示踪方法可以广泛地应用于小尺寸和全尺寸的火灾实验中，对于开展火灾的实验室研究有很大的应用价值。通过采用本发明所述的火灾烟气流场示踪方法进行实验，可以获得火灾烟气层的厚度、形态和流场结构等关键参数，对指导火灾烟气控制具有重要意义。
附图说明
图1为火灾烟气层厚度和形态测量方法示意图；
图2为火灾烟气流场结构测量方法示意图。
图中各部件的标号如下：
1-丙烷气体燃烧器；2-燃气流量计；3-檀香；4-檀香支撑装置；5-激光片光源；6-摄像机；7-示踪颗粒存储装置；8-进气管；9-阀门；10-空气压缩机；11-示踪颗粒喷口。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
实施例1：对火灾烟气层厚度和形态的测量
参见图1，在本实施例中，将点燃的檀香3及其支撑装置4置于丙烷气体燃烧器1附近；丙烷气体燃烧器1上方的火羽流将檀香3产生的烟颗粒卷吸并夹带到烟气层中，使得烟气层中布满檀香烟颗粒；采用激光光源5形成在竖直方向上的片光平面，激光照射到檀香烟颗粒后反射，使烟气层的形态和烟气层厚度可视；利用拍摄方向与激光照射方向成90度以上夹角的摄像机记录烟气层形态和厚度。
实施例2：对火灾烟气流场结构的测量
参见图2，在本实施例中，将1-5μm的氮化硼颗粒堆积于示踪颗粒存储装置7中，开启空气压缩机4，并调节空气压缩机的出口气流速度，空气压缩机的出口通过进气管8与示踪颗粒存储装置7相连接；氮化硼颗粒在颗粒存储装置7中经过反复碰撞后，经过示踪颗粒喷口11向火羽流方向喷出；氮化硼颗粒被火羽流夹带到烟气层中，并随烟气层运动；采用激光片光源5形成片光平面，激光照射到氮化硼颗粒后反射，使得氮化硼处形成亮点；利用拍摄方向与激光片光平面为90度夹角的摄像机记录氮化硼颗粒的运动轨迹，为分析流场结构提供基础。
Claims (2)
1.一种火灾烟气流场示踪方法，其特征在于，包括：
步骤1，采用火源模拟系统加热火灾试验装置内部空气，引发空气流动；所述火源模拟系统采用燃气流量可控的丙烷气体燃烧器；
步骤2，采用加入装置向试验装置内注入火灾烟气模拟颗粒；所述火灾烟气模拟颗粒采用檀香燃烧的烟颗粒模拟实现；其中，丙烷气体燃烧器上方的火羽流将檀香产生的烟颗粒卷吸并夹带到烟气层中，使得烟气层中布满檀香烟颗粒；
步骤3，采用激光片光装置照亮观测截面上的火灾烟气模拟颗粒；
步骤4，采用数字摄像系统录制火灾烟气模拟颗粒分布及运动状况的视频图像。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述采用檀香燃烧的颗粒模拟实现的火灾烟气模拟颗粒替换地采用粒径为1-5μm的氮化硼颗粒作为烟气流动的示踪粒子，采用空气压缩机的气流喷出氮化硼颗粒，所述氮化硼颗粒被火羽流夹带到所述烟气层中，并随烟气层运动。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910089091XA CN101639398B (zh) | 2009-07-28 | 2009-07-28 | 一种火灾烟气流场示踪方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910089091XA CN101639398B (zh) | 2009-07-28 | 2009-07-28 | 一种火灾烟气流场示踪方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101639398A CN101639398A (zh) | 2010-02-03 |
| CN101639398B true CN101639398B (zh) | 2011-07-20 |
Family
ID=41614491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910089091XA Expired - Fee Related CN101639398B (zh) | 2009-07-28 | 2009-07-28 | 一种火灾烟气流场示踪方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101639398B (zh) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102519705B (zh) * | 2011-11-14 | 2014-02-05 | 宁波朗迪叶轮机械有限公司 | 检测气体流动性的设备 |
| CN102620904B (zh) * | 2012-03-27 | 2014-08-20 | 中国矿业大学 | 一种流场显示实验装置 |
| CN102735415B (zh) * | 2012-06-08 | 2015-04-08 | 中国科学技术大学 | 一种采用竖井自然排烟的地下公路隧道火灾实验模拟装置 |
| CN102721693B (zh) * | 2012-06-13 | 2015-02-11 | 安徽宝龙环保科技有限公司 | 尾气不透光烟度检测方法和系统 |
| CN104181162B (zh) * | 2014-09-01 | 2016-08-17 | 西南交通大学 | 基于激光片光技术的三维烟雾扫描重构装置 |
| CN105675244B (zh) * | 2016-01-08 | 2018-03-06 | 合肥工业大学 | 一种城市连续峡谷街道内流场及污染物扩散研究实验装置 |
| CN105513480B (zh) * | 2016-01-22 | 2020-08-11 | 宁波方太厨具有限公司 | 用于燃气灶的发烟装置及具有该装置的二次空气走向模拟观察系统 |
| CN107290128B (zh) * | 2017-08-23 | 2023-12-01 | 公安部天津消防研究所 | 一种车厢窗口处气流状态示踪装置及实验方法 |
| CN108444874A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-24 | 中南大学 | 一种模拟室内火灾烟气测定可视化试验平台及测定方法 |
| CN111152936A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-15 | 南京航空航天大学 | 一种确定多隔舱油箱气体流动路径的实验系统及实验方法 |
| CN112581848A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-30 | 中国建筑科学研究院有限公司 | 隧道火灾烟气运动测量模拟试验系统 |
| CN115876646B (zh) * | 2022-12-23 | 2024-02-06 | 中国科学技术大学 | 一种气体危险化学品泄漏火灾行为特征模拟实验装置 |
-
2009
- 2009-07-28 CN CN200910089091XA patent/CN101639398B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101639398A (zh) | 2010-02-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101639398B (zh) | 一种火灾烟气流场示踪方法 | |
| CN102735415B (zh) | 一种采用竖井自然排烟的地下公路隧道火灾实验模拟装置 | |
| CN108444874A (zh) | 一种模拟室内火灾烟气测定可视化试验平台及测定方法 | |
| CN108168896B (zh) | 一种飞机发动机舱火灾实验设备 | |
| US20190271628A1 (en) | Test Apparatus and Method for Testing Dust Suppression Systems | |
| CN107941454B (zh) | 基于丙酮示踪剂的高超声速plif风洞实验方法 | |
| CN201307109Y (zh) | 多参数耦合火蔓延试验装置 | |
| CN105486685B (zh) | 一种城市街谷道路机动车污染物排放与扩散研究的实验装置 | |
| EP2801818B1 (en) | Methods for testing ignition properties of particles | |
| CN208187905U (zh) | 一种模拟室内火灾烟气测定可视化试验平台 | |
| Wu et al. | 3D imaging of individual burning char and volatile plume in a pulverized coal flame with digital inline holography | |
| Wu et al. | In-situ characterization of coal particle combustion via long working distance digital in-line holography | |
| Bennett et al. | Measurements of pressure effects on PAH distribution and 2D soot volume fraction diagnostics in a laminar non-premixed coflow flame | |
| CN107014445A (zh) | 一种气体射流特性综合测量装置及方法 | |
| CN110102228A (zh) | 用于降低汽车排放的内燃机排气颗粒流演变过程模拟装置 | |
| Voytkov et al. | Temperature traces of water aerosols, water-based emulsions, solutions and slurries moving in a reversed flow of high-temperature gases | |
| CN108957026A (zh) | 一种热态飞灰颗粒的临界反弹速度测量装置和方法 | |
| CN110501452A (zh) | 基于置障条件下天然气长输管道喷射火研究的实验方法及系统 | |
| CN213239984U (zh) | 一种多场耦合的采空区立体自燃带相似模拟实验装置 | |
| JP4621866B2 (ja) | 燃料の燃焼伝播解析及び火炎燃え広がりの測定装置、及び該装置を用いた燃料の火炎伝播モードの試験方法 | |
| CN110763265B (zh) | 一种天然气减阻剂雾化喷涂效果测试系统及方法 | |
| CN206832296U (zh) | 一种气体射流特性综合测量装置 | |
| CN106644364B (zh) | 基于压力敏感漆测量激波增强超声速气膜流体混合的方法 | |
| Dombrovskii et al. | Atomization of superheated water: Results from experimental studies | |
| Leipertz et al. | An overview of combustion diagnostics |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110720 Termination date: 20150728 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |