CN108872296A - 一种可燃液体扬沸测量实验装置 - Google Patents

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汪箭
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丁超
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Abstract

本发明公开了一种可燃液体扬沸测量实验装置，包括油水层系统、环境参数测量系统和数据采集处理系统三部分。通过测量不同大气压力下油池油层发生扬沸前后油池内温度变化所反映的热量传递情况、油液面系统失重、油池附近的热辐射通量和噪声等环境参数以及扬沸发生时油池中的火焰形态和油水层的运动规律，得到垫水层油池发生扬沸前的征兆、扬沸持续时间以及影响范围等结论。沿油盆轴线布置的热电偶，监测整个扬沸过程的温度变化和热量传递。本发明综合考虑了可燃液体扬沸发生时可能的各种影响因素，通过调节实验工况，完美地揭示了扬沸的各种机制及油盆内部油液交界面的传热情况，极大地推动了可燃液体扬沸的研究进程。

Description

一种可燃液体扬沸测量实验装置
技术领域
本发明涉及垫水油池扬沸检测技术领域，具体涉及一种可燃液体扬沸测量实验装置。
背景技术
为了开展低压特殊环境下可燃液体沸点变化规律的应用研究，特此开展高海拔低压特殊环境下可燃液体扬沸实验研究，以期基于海拔高度(环境压力)对可燃液体沸点的影响推导出海拔高度(环境压力)对可燃液体扬沸的影响规律。参考相关学者的研究(Garo JP etal，2006；Inamura T et al，1992；Koseki et al，1991)，着重优化了便携式可燃液体扬沸实验的测量装置，在合肥(Alt.：58m，P：101kPa)—拉萨(Alt.：3650m，P：64kPa)—那曲(Alt.： 4500m，P：57kPa)三个不同海拔高度(环境压力)开展了两种纯净物(正己醇，正癸烷) 以及两种混合物(柴油，航空煤油)的扬沸实验，测量失重速率、温度(水中、可燃液体与水交界面处，可燃液体中以及火焰中)、辐射以及声音强度等参数。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：准确、高效地对可燃液体的扬沸边界进行测量。
本发明采用的技术方案为：一种可燃液体扬沸测量实验装置，包括油盆和其中的油水层，沿油盆轴线加设热电偶架，热电偶架上面以特定规律布置热电偶，这个整体与反射镜一起固定于可调支撑架上，垫上隔热棉置于电子天平上，在油盆一侧布置有摄像仪、噪声测定仪和热辐射通量测定仪，噪声测定仪和热辐射通量测定仪通过信号放大电路与热电偶数据一起由数据记录仪进行数据采集。
所述的一种可燃液体扬沸测量实验装置，热电偶布置在油盆的轴线上，包括油盆、油水层、油水交界面和油池正上方。
所述的一种可燃液体扬沸测量实验装置，信号放大电路布置在噪声测定仪和热辐射通量测定仪之后。
本发明与现有技术相比的优点为：
1)本发明可以快速、准确、高效地测定可燃液体扬沸发生时的温度；
2)本发明可以揭示可燃液体的沸点与扬沸发生之间的关系；
3)本发明可以用于扬沸发生的内机理研究；
4)本发明可以便捷地呈现出不同环境条件下的扬沸实验现象；
5)本发明可以用于研究油水分界面处热量传递的机理。
附图说明
图1为一种可燃液体扬沸测量实验装置示意图；
图2为温度采集程序界面图示意图；
图3为质量采集程序界面图示意图；
图4为辐射热采集程序界面示意图；
图5为声强采集程序界面示意图。
图中的标号说明：1、摄像仪；2、噪声测定仪；3、热辐射通量测定仪；4、热电偶；5、油盆；6、油水层、7、反射镜；8、隔热棉；9、电子天平；10、可调支撑架；11、信号放大电路；12、数据记录仪；13、热电偶架。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。
如图1所示，本发明为一种可燃液体扬沸测量实验装置，包括油盆5和其中的油水层6，沿其轴线加设热电偶架13，上面以一定规律布置热电偶4，这个整体与反射镜7一起固定于可调支撑架10上，垫上隔热棉8置于电子天平9上，在油盆一侧布置有摄像仪1、噪声测定仪2和热辐射通量测定仪3，噪声测定仪2和热辐射通量测定仪3通过信号放大电路11与热电偶4数据一起由数据记录仪12进行数据采集。
选用相同的测量装置和测量系统，在合肥、拉萨和那曲三地分别开展可燃液体扬沸实验。实验主要测量了燃烧时水中、可燃液体与水交界面处，可燃液体中以及火焰中的温度、周围环境的热辐射通量、周围声音强度以及失重等。如图1所示，可燃液体扬沸实验测量仪器布置示意图，燃烧油盆采用耐高温的玻璃蒸发皿，方便观测燃烧过程中油盆5和其中油水层6 的变化，直径选用两种规格：15cm和18cm；油盆以及反射镜7(与水平面的夹角为45°)作为一个整体固定在一个自行设计的可调支撑架10上，加上隔热棉8后放置于电子天平9上测量失重，通过数据记录仪12实时采集，对重量进行实时记录，精度为0.1g；通过放置于水平距油盆中心轴和高度距油盆底部分别为60cm和10cm的噪声测定仪2，其量程为 0-130dB，测量精度为0.1dB，测量噪声强度来判断扬沸发生及其强度；通过放置于水平距油盆中心轴和高度距油盆底部分别为60cm和30cm处放置热辐射通量测定仪3，以测量燃烧对周围环境的辐射热通量，其量程和测量精度分别为1000kW/m2和0.1kW/m2；如表1所示，实验中使用的主要测量仪器的主要性能参数。水平距油盆中心轴120cm处放置摄像仪1 实时记录火焰、油层和水层的变化以及扬沸发生的图像。热电偶4的布置，液面以下按照间距0.25cm在油盆中心轴线布置6个点的K型热电偶，直径为0.1cm，测量燃烧时水中、可燃液体与水交界面处，可燃液体中的温度；液面上方按照间距5cm在油盆中心轴线布置3 个点，按照间距10cm布置2个点，测量燃烧时火焰的温度。整个热电偶树通过一个固定的热电偶架13悬在油盆中心轴上方。
1.温度测量
目前，按照接触与否，热电偶可分为接触式和非接触式两种方式。其中，接触式设备及操作都比较简单，但会对流场产生干扰；非接触式一般都比较复杂并且价格昂贵。采取的温度测量方式为接触式中使用最为普遍的热电偶测量方法，选用的型号为K型热电偶，它具有高精度、高量程以及使用便捷等优点。
实验中采用的K型热电偶是通过分布式数据采集I-7018模块进行实时采集的，该模块可同时接入8路热电偶；模拟量输入类型为mV、V、mA(需外接电阻)等类型；输入通道为6路差动+2路单端或8路差动(跳线来进行选择)，使用的为8路差动；测量的电压范围和电流范围分别为±15mV,±50mV,±100mV,±500mV,±1V,±2.5V和±20mA；电源输入为直流电10V～30V；采样频率范围为1Hz-10Hz，为保证实验的精确度，实验中设定的采样频率为1Hz。
I-7018数据采集模块通过一个RS485/232通讯接口与PC电脑端连接进行数据采集的，利用温度采集程序即可实时显示和保存数据。
2.质量和失重测量
实验中采用数字化电子天平测量可燃液体的质量和失重，本发明采用的天平产品型号为梅特勒-托利多XP10002S，其主要的性能参数见表1。
表1 电子天平的主要性能参数
型号 梅特勒-托利多XP10002S
最大量程 10kg
精度 0.01g
秤盘尺寸 170×205mm
自动校准功能 ProFACT
通讯接口 内置RS232
电子天平的测量数据通过内置RS232通讯接口与PC电脑端相连，然后通过采用相应的数据采集程序可以将数据实时显示并存储。质量采集程序界面如图3所示。
3.辐射热测量
火焰辐射热是用来研究燃烧的一个重要参数。本发明采用辐射热测试仪JTR09-A来测量实验中扬沸场景的热辐射通量。该辐射测试仪可连接1个热电偶和辐射热流传感器，可实时测量显示辐射热流密度及温度。JTR09-A辐射测试仪响应时间为0.05秒，其测量范围和量程为10kW/m2，测量精度为4％。JTR09-A辐射热测试仪及其采集界面如图4所示，其相关技术参数如表2所示。
表2辐射热测试仪的主要性能参数
4.声波测试仪—噪声仪
可燃液体在发生扬沸现象时会出现“哧哧”的声响，因此可以利用声波测试仪测量其发生扬沸的时刻和强度，即可以利用噪声仪测量声音强度来研究可燃液体发生扬沸的规律。
本发明采用型号为AR844声波测试仪来测量可燃液体发生扬沸时声波的规律。AR844 声波测试仪响应频率为31.5Hz～8.5KHz，其测量范围和量程为30dB～130dB，测量精度为±4％。AR844声波测试仪及其采集界面如图5所示，其相关技术参数如表3所示。
表3噪声仪的主要性能参数
型号 AR844
测量量程 30-130dB
解析度 0.1dB
准确度 1.5dB
取样率 20次/秒
精度 ±4％
响应频率 31.5Hz-8.5KHz
校准音源 94dB

Claims (3)

1.一种可燃液体扬沸测量实验装置，其特征在于：包括油盆(5)和其中的油水层(6)，沿油盆(5)轴线加设热电偶架(13)，热电偶架(13)上面以特定规律布置热电偶(4)，这个整体与反射镜(7)一起固定于可调支撑架(10)上，垫上隔热棉(8)置于电子天平(9)上，在油盆(5)一侧布置有摄像仪(1)、噪声测定仪(2)和热辐射通量测定仪(3)，噪声测定仪(2)和热辐射通量测定仪(3)通过信号放大电路(11)与热电偶(4)数据一起由数据记录仪(12)进行数据采集。
2.根据权利要求1所述的一种可燃液体扬沸测量实验装置，其特征在于：热电偶(4)布置在油盆的轴线上，包括油盆(5)、油水层(6)、油水交界面和油池正上方。
3.根据权利要求1或2所述的一种可燃液体扬沸测量实验装置，其特征在于：信号放大电路(11)布置在噪声测定仪(2)和热辐射通量测定仪(3)之后。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112710774A (zh) * 2020-12-30 2021-04-27 应急管理部天津消防研究所 一种油类沸溢火灾模拟实验装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN208350688U (zh) * 2018-06-27 2019-01-08 中国科学技术大学 一种可燃液体扬沸测量实验装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN208350688U (zh) * 2018-06-27 2019-01-08 中国科学技术大学 一种可燃液体扬沸测量实验装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
丁超: "低压特殊环境下可燃液体闪点、沸点及其应用研究", 《中国博士学位论文全文数据库（电子期刊） 工程科技I辑》, pages 2 - 7 *
谭家磊;宗若雯;廖光煊;刘益民;支有冉;: "油品扬沸火灾特征参量实验研究", 中国科学技术大学学报, no. 07, pages 78 - 84 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112710774A (zh) * 2020-12-30 2021-04-27 应急管理部天津消防研究所 一种油类沸溢火灾模拟实验装置

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