CN106290702B - 一种植物活叶片燃烧性比较的试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植物活叶片燃烧性比较的试验方法，包括以下步骤：装配试验装置，试验装置包括燃烧瓶，燃烧瓶从下至上依次分为进氧段、氧调节段、实验段和瓶盖，进氧段通过导管与氧气罐连接，氧调节段上下均设置有不具备燃烧性的玻璃网，玻璃网之间填充有玻璃珠；实验段放置样品夹；移开瓶盖后将叶片固定在样品夹上，盖上瓶盖，通氧3‑5分钟驱离燃烧瓶中空气后采用点火器点烧叶片；实验过程中记录燃烧时间，记录试验前、后叶片质量或勾绘叶片轮廓，以推算燃烧质量下降速率和面积损毁速率，然后据此进行植物活叶片燃烧性比较；本发明操作简单、实验耗时短，实验成本低；可重复性强，结果可靠；过程和结果直观易见；使用安全环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种植物活叶片燃烧性比较的试验方法。
背景技术
森林火灾燃烧的主体是活可燃物，发生在亚热带、热带的阔叶林树冠火，燃烧的可燃物主要是植物活叶片，活叶片即植物体有生命力的叶片；在真实的森林火灾高强度热作用下，植物活叶片能够进入燃烧状态并放出大量热量，但在实验室，难以重复产生真实森林火灾那种特殊温度场，由于植物活叶片含水率高，往往难以在实验室将其引燃并测到有价值的数据，难以区别不同叶片的燃烧性差异；如何直观、简便地比较不同种类植物活叶片的燃烧性差异、不同生长条件下同种植物活叶片的燃烧性差异一直是消防科技工作者探索的一大难题。
在叶燃烧性的研究和比较方面，现行的试验方法可分三大类：
一是直接燃烧试验，如在电炉或其它高温场进行直接燃烧，但存在两大弊病：1）电炉等产生的温度场难以控制、重复，即难以在实验室产生两个或多个相同或相近的温度场，实验的可重复性差；2）难以测到有价值的实验数据，故难以评价活叶片的燃烧性，从而难以比较不同叶片的燃烧性差异；二是间接法，即测定与叶燃烧性相关的含水率、燃点、粗脂肪含量、粗灰份含量、热值等理化指标，也有人采用热重实验法，然后用数学分析手段比较不同植物叶的燃烧性差异，这是90年代国内外林火科技工作者常采用的研究方法，现在还有少量此类研究手段发表的学术论文；这种方法的主要弊病有：1）要对叶片进行烘干、粉碎、过筛等处理，破坏了叶片的完整性，忽略了活叶的厚度、大小、叶面各部位不均匀性等物理性质对燃烧性的影响；2）实验时间长，有的单个实验项目就达5小时以上；3）仪器设备种类多、价格高；4）实验耗材种类多；5）成本高；6）对实验人员的技能要求高，需专人操作；7）结果分析较为复杂；三、用氧指数测定仪进行实验，氧指数法是一种较成熟的实验手段，常用于木材、塑料制品、纺织品等阻燃材料的评价，但用于活叶片燃烧性试验存在以下问题：1）燃烧筒空间太小，不适用于面积较大叶片的燃烧试验；2）供氧速率太小，对新叶或其它含水率高的叶片，即使用最大供氧速率也不能使其燃烧，无法区分不同叶片的燃烧性差异；3）叶片燃烧不完全，产生火星滴落可能引燃下部的金属网、塑料珠，从而对实验人员造成危险或对仪器造成损害；4）燃烧筒空间小、外壁温度升高快，容易烫伤操作人员；5）燃烧不完全，造成实验室CO等有害气体的积累，长时间实验对人员健康造成伤害；6）由于每叶片各处自身厚度的不均匀性，供氧速率小导致燃烧不充分，有的叶片部分被烧，结果不能反映整叶的燃烧特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种主要用于阔叶树种不同植物活叶片燃烧性比较的试验方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种植物活叶片燃烧性比较的试验方法，包括以下步骤：
1）装配试验装置，所述试验装置包括一个透明玻璃制成的燃烧瓶，燃烧瓶从下至上依次设置有进氧段、氧调节段、实验段和瓶盖；
2）所述进氧段通过导管与氧气罐连接，导管与氧气罐之间设置流量计和压力表；
3）所述氧调节段上下均设置有不具备燃烧性的玻璃网，两层玻璃网之间填充有直径为5mm的玻璃珠以调节氧气供给，氧气经过氧调节段后，上截面各部位流速均匀地进行入实验段以支持活叶片燃烧；
3）所述实验段设置有样品夹，样品夹固定在玻璃网中央，样品夹活动式设置在燃烧瓶内，以使待测叶片位于实验段中央；
4）所述瓶盖上部出口口径为10cm，下部为锥形结构，瓶盖与实验段通过法兰密封连接；
5）移开瓶盖后将待测叶片固定在样品夹上，接着盖上瓶盖，通氧3-5分钟驱离燃烧瓶中空气后采用点火器点烧待测叶片，根据待测叶片含水率和实验目的确定点火方式为叶片上部点火或下部点火，进行比较的同一组叶片采用同一点火方式；
6）实验过程中记录燃烧时间，记录试验前、后叶片质量或勾绘叶片轮廓，以推算燃烧质量下降速率和面积损毁速率，然后据此进行植物活叶片燃烧性比较。
作为本发明进一步的方案：所述瓶盖的高度为20cm，实验段高度为70cm，氧调节段高度为20cm，进氧段高度为10cm。
作为本发明再进一步的方案：所述氧气罐中的氧气为工业氧或医用氧。
作为本发明再进一步的方案：所述流量计控制和测定氧气流量，用于支持燃烧的氧流量控制在30-100升/分钟，氧流量视叶片含水率、面积、厚度等影响要素而定。
作为本发明再进一步的方案：所述导管设置为4根，均匀分布在燃烧瓶底板四个方向，氧气罐中的氧气经过流量计后通过4根塑料导管从燃烧瓶下部4个方向进入燃烧瓶的进氧段。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的方法主要用于阔叶树种不同活叶片间的燃烧性比较，一次试验一片叶，不适用于带叶活枝或针叶的燃烧性比较，本试验方法具有以下优点：1）实验操作简单，实验方法易于掌握；2）过程和结果直观；3）实验耗时短，大多数样品从实验准备到结束不超过2分钟；4）无需复杂的仪器设备，实验耗材少，可以大大降低实验成本；5）可重复性强，结果可靠；6）原理可靠，即利用氧助燃代替真实火灾情况下的高温场促进燃烧；7）通过测定、计算叶片燃烧时间及实验前后质量、面积等数据，可以客观地比较不同叶片的燃烧性差异；8）由于燃烧实验空间大，外壁温度不高，不易造成烫伤现象；9）燃烧实验段采用不燃材料制作，不会引发火灾；10）样品燃烧充分， CO等有害气体生成量少，不会对实验人员健康造成伤害；11）所有叶片均能被烧毁，烧毁结果能反映整叶的燃烧特性。
附图说明
图1为本发明试验装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1，一种植物活叶片燃烧性比较的试验方法，包括以下步骤：
1）装配试验装置，所述试验装置包括一个透明玻璃制成的燃烧瓶1，燃烧瓶从下至上依次设置有进氧段2、氧调节段3、实验段4和瓶盖5，实验段4高度为70cm，氧调节段高度3为20cm，进氧段2高度为10cm；
2）所述进氧段2通过导管6与氧气罐7连接，导管6与氧气罐7之间设置流量计8和压力表9；
3）所述氧调节段3上下均设置有不具备燃烧性的玻璃网10，两层玻璃网10之间填充有直径为5mm的玻璃珠11以调节氧气供给，氧气经过氧调节段3后，上截面各部位流速均匀地进行入实验段4以支持活叶片燃烧；
4）所述实验段4设置有样品夹12，样品夹12固定在玻璃网10中央，样品夹12活动式设置在燃烧瓶1内，以使待测叶片位于实验段4中央；
5）所述瓶盖5上部出口口径为10cm，下部为锥形结构，以方便烟气流出，瓶盖5的高度为20cm，所述瓶盖5与实验段4通过法兰13密封连接；
6）移开瓶盖5后将待测叶片固定在样品夹12上，接着盖上瓶盖5，通氧3-5分钟驱离燃烧瓶1中空气后采用点火器点烧待测叶片，根据待测叶片含水率和实验目的确定点火方式为叶片上部点火或下部点火，进行比较的同一组叶片采用同一点火方式；
7）所述氧气罐7中的氧气为工业氧或医用氧；
8）所述流量计8控制和测定氧气流量，用于支持燃烧的氧流量控制在30-100升/分钟，氧流量视叶片含水率、面积、厚度等影响要素而定；
9）氧气经过流量计8后通过4根塑料导管6从燃烧瓶1下部4个方向进入燃烧瓶1的进氧段2；
10）实验过程中记录燃烧时间，记录试验前、后叶片质量或勾绘叶片轮廓，以推算燃烧质量下降速率和面积损毁速率，然后据此进行植物活叶片燃烧性比较。
采用本发明方法测定部分植物活叶片燃烧速率结果如表1所示：
表1 植物活叶片燃烧速率表
| 序号 | 叶片名称 | 质量下降速率（g/s） | 面积损毁速率（m²/s） |
| 1 | 球花石楠叶片 | 0.019 | 0.128 |
| 2 | 油茶叶片 | 0.017 | 0.289 |
| 3 | 枇杷叶片 | 0.070 | 3.38 |
| 4 | 野山茶叶片 | 0.015 | 0.511 |
采用本发明方法测定活叶片燃烧性实验具有以下优点：
1）实验操作简单，实验方法易于掌握；2）过程和结果直观；3）实验耗时短（大多数样品从实验准备到结束不超过2分钟）；4）无需复杂的仪器设备，实验耗材少，可以大大降低实验成本；5）可重复性强，结果可靠；6）原理可靠，即利用氧助燃代替真实火灾情况下的高温场促进燃烧；7）通过测定、计算叶片燃烧时间及实验前后质量、面积等数据，可以客观地比较不同叶片的燃烧性差异；8）由于燃烧实验空间大，外壁温度不高，不易造成烫伤现象；9）燃烧实验段采用不燃材料制作，不会引发火灾；10）样品燃烧充分， CO等有害气体生成量少，不会对实验人员健康造成伤害；11）所有叶片均能被烧毁，烧毁结果能反映整叶的燃烧特性。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (3)
1.一种植物活叶片燃烧性比较的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)装配试验装置，所述试验装置包括一个透明玻璃制成的燃烧瓶(1)，燃烧瓶(1)从下至上依次设置有进氧段(2)、氧调节段(3)、实验段(4)和瓶盖(5)；
2)所述进氧段(2)通过导管(6)与氧气罐(7)连接，导管(6)与氧气罐(7)之间设置流量计(8)和压力表(9)；所述流量计(8)控制和测定氧气流量，用于支持燃烧的氧流量控制在30-100升/分钟；
3)所述氧调节段(3)上下均设置有不具备燃烧性的玻璃网(10)，两层玻璃网(10)之间填充有直径为5mm的玻璃珠(11)以调节氧气供给，氧气经过氧调节段(3)后，上截面各部位流速均匀地进行入实验段(4)以支持活叶片燃烧；
3)所述实验段(4)设置有样品夹(12)，样品夹(12)固定在玻璃网(10)中央，样品夹(12)活动式设置在燃烧瓶(1)内，以使待测叶片位于实验段(4)中央；
4)所述瓶盖(5)上部出口口径为10cm，下部为锥形结构，瓶盖(5)与实验段(4)通过法兰(13)密封连接；瓶盖(5)的高度为20cm，实验段(4)高度为70cm，氧调节段(3)高度为20cm，进氧段(2)高度为10cm；
5)移开瓶盖(5)后将待测叶片固定在样品夹(12)上，接着盖上瓶盖(5)，通氧3-5分钟驱离燃烧瓶(1)中空气后采用点火器点烧待测叶片，根据待测叶片含水率和实验目的确定点火方式为叶片上部点火或下部点火，进行比较的同一组叶片采用同一点火方式；
6)实验过程中记录燃烧时间，记录试验前、后叶片质量或勾绘叶片轮廓，以推算燃烧质量下降速率和面积损毁速率，然后据此进行植物活叶片燃烧性比较。
2.根据权利要求1所述的植物活叶片燃烧性比较的试验方法，其特征在于，所述氧气罐(7)中的氧气为工业氧或医用氧。
3.根据权利要求1所述的植物活叶片燃烧性比较的试验方法，其特征在于，所述导管(6)设置为4根，均匀分布在燃烧瓶(1)底板四个方向，氧气罐(7)中的氧气经过流量计(8)后通过4根塑料导管(6)从燃烧瓶(1)下部4个方向进入燃烧瓶(1)的进氧段(2)。
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