CN109682855A - 一种可模拟高温热油池火的大型试验装置 - Google Patents

一种可模拟高温热油池火的大型试验装置 Download PDF

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陆佳政
周天念
吴传平
陈宝辉
梁平
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State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
Disaster Prevention and Mitigation Center of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
    • G01N25/22—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures
    • G01N25/28—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the rise in temperature of the gases resulting from combustion being measured directly
    • G01N25/30—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the rise in temperature of the gases resulting from combustion being measured directly using electric temperature-responsive elements
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes

Abstract

本发明公开了一种可模拟高温热油池火的大型试验装置，该装置主要包括油盘和电加热管，电加热管有多组沿油盘侧壁均布，每组电加热管有串联的多根，电加热管包括产热段和接线段，产热段位于油盘中，接线段固定于油盘侧壁上，接线段与电源连接给产热段供电，使产热段产热来加热油盘中的液体燃料，油盘中固定有可实时监测加热过程中温度变化的测温器。本大型试验装置结构简单，多根电加热管连接电源后可以高效的加热大型池火的油温，同时本试验装置可广泛应用于各类池火火灾的模拟试验，实用性强。

Description

一种可模拟高温热油池火的大型试验装置
技术领域
本发明属于火灾试验中油池火试验及灭火试验装置领域，尤其涉及一种可模拟高温热油池火的大型试验装置。
背景技术
随着经济发展，全球对矿物质液体燃料的需求日益增长，为了保证日常生产生活的有序开展，需要用大型储罐对液体燃料进行储备，但是由此也带来了非常大的火灾安全风险。根据统计，油池火是工业处理过程以及危险物质运输过程中发生率最高的一类事故。尤其在船舶或石油化工行业中，燃油泄漏诱发火灾是一种常见的安全事故。泄漏的液体燃料水平蔓延，在遇到阻隔物后会形成有一定厚度的池状积聚物，此种情况下遇火诱发的火灾，被称之为池火。油池火的研究方法通常包括理论分析、数值模拟和实验，其中实验可以精确的反映出真实的火灾场景，特别是对于大尺度油池火实验而言，其燃烧特性与小尺度是有所区别的。这主要是因为，油池火的热反馈机制会随着油盘直径的增加逐渐由导热主导转变为对流和辐射主导。为此开展大尺度试验研究对于理解油池火的真实发展过程具有重要意义。
不仅如此，在部分行业里，一些热容量大的矿物油还被用来作为散热介质，以保证设备的正常运行。虽然这类液体闪点高，一般情况下不易燃烧，但是其储量巨大，且运行温度高，一旦发生火灾容易形成高温热油火，扑救十分困难。事实上，燃油的初始温度会影响油面的可燃蒸气分布，进而影响燃烧速率及火焰传播速度。有基于此，开发一种可模拟高温热油池火的大型试验装置有重要的现实意义，该装置具有接线简单、加热速度快、清洗方便、重复利用率高等特点，其除了可以用来研究热油池火在不同初始温度下的火行为特征，还能用来作为火源，以校验现有或新型灭火技术在灭高温热油火方面的实战性和有效性。
发明内容
本发明的目的在于提出一种结构简单、高效加热、实用性强的可模拟高温热油池火的大型试验装置。
本发明提供的这种可模拟高温热油池火的大型试验装置，主要包括油盘和电加热管，电加热管有多组沿油盘侧壁均布，每组电加热管有串联的多根，电加热管包括产热段和接线段，产热段位于油盘中，接线段固定于油盘侧壁上，接线段与电源连接给产热段供电，使产热段产热来加热油盘中的液体燃料，油盘中固定有可实时监测加热过程中温度变化的测温器。
所述油盘为方形盘，其底部设置有支架。
所述支架为多格井字形。
所述油盘外壁对应每组电加热管的上下侧对称安装有横向铜排，加热管的两接线端与上下横向铜排之间分别连接有竖向铜排，同相横向铜排通过电缆串联。
所述油盘外壁还安装有接地端子，接地端子连接有接地线。
所述电加热管的产热段为U型水平段，竖直段与产热段垂直，接线段垂直竖直段，接线段的外壁有螺纹。
所述油盘侧壁对应各电加热管位置处对应开有加热管安装孔，加热管的接线段穿过安装孔后用螺帽固定。
所述测温器为热电偶，通过温度补偿导线与数据采集设备相连，实时监测油温变化。
油盘的内腔底部开有排污孔，排污孔连接有伸出油盘的排污管道，排污管道的末端安装有阀门。
本发明还公开了一种利用上述试验装置进行试验的方法，包括以下步骤：
(1)同相的横向铜排之间通过电缆连接；
(2)油盘中注入液体燃料；
(3)将油盘上的接地端子连接接地线；
(4)通电，用测温器监测燃料温度，达预期温度后，断电；
(5)拆除电缆和接地线；
(6)点火，开展池火(灭火)试验。
本大型试验装置主要包括油盘和电加热管，电加热管有多组沿油盘侧壁均布，每组电加热管有串联的多根，故试验装置结构简单。多根电加热管连接电源后可以高效的加热大型池火的油温。本试验装置可广泛应用于各类池火火灾的模拟试验，实用性强。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是图1中横向铜排与电源的接线示意图
图中1-油盘，2-加热管，3-油盘支架，4-横向铜排，5-竖向铜排，6-铜螺栓，7-排污孔，8-排污管道，9-不锈钢球阀，10-热电偶，11-接地端子，12- 电缆，13-电源，14-主电缆。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实施例公开的这种模拟高温热油池火的大型试验装置主要包括油盘1和加热管2，电加热管有多组沿油盘侧壁均布，每组电加热管有串联的多根。
油盘1为方形盘，方形盘长10m，宽10m，高0.5m，方形盘底部开有排污孔7，方形盘的每个侧边内壁沿其边长方向均布有五组加热管安装通孔，每组安装通孔之间距离为1m。
油盘的底部焊接有油盘支架3，支架高0.1m为井字形由焊接槽钢而成。通过油盘支架可以固定油盘底部并防止板材变形，还能与地面保持一定间距起到隔热作用
排污管道8为不锈钢管，一端焊接于矩形盒底部的泄污孔上，另一端伸出油盘的侧壁。排污管道的伸出段安装有不锈钢球阀9。
本实施例方形盘材质优选5mm厚的304不锈钢。
加热管2为U型电加热管，正视为Z字型，前端U型弯曲半径为40mm，水平段为产热段，每根加热管的单边有效加热长度为2m，功率为8kW。竖直段高200mm与产热段垂直，接头段与竖直段垂直，接头段的外壁有螺纹，正负两个接线头间距80mm。加热管2的接头段穿过油盘的侧壁安装孔后加用螺帽固定，同组加热管沿侧壁均布。
本实施例加热管优选直径16mm的304不锈钢焊管。
横向铜排4，宽30mm，厚4mm，横向铜排两端均有螺孔，根据电源线的方位可以灵活接线。两横向铜排平行对称分布于油盘外壁对应加热管的两侧，防止短路，横向铜排两端通过铜螺栓6固定。
竖向铜排5为L型，宽20mm，厚3mm，竖向铜排的一端连接横向铜排 4，另一端与加热管2的螺孔接头连接固定，同组两竖向铜排分别安装于上下横向铜排上，避免了每根加热管单独接线，通过竖向铜排将每个侧边加热管的两极单独连接起来成为一个单元。
横向铜排和竖向铜排根据三相电源划为四组，分别为AB，BC，AC，AB，同相的横向铜排之间通过电缆12串联。横向铜排A、B、C相均采用截面积为95 mm2的交联聚氯乙烯主电缆14与380V电源13相连。
电缆12和主电缆14的线头部分压接有铜鼻子与横向铜排端孔之间通过铜螺栓6快速连接。
本实施例的横向铜排和竖向铜排均优选型号T3。
油盘1的内腔底部安装有热电偶10，用于监测加热后的油温，热电偶通过温度补偿导线与数据采集设备相连，实时监测油温变化。
油盘的外壁安装有接地端子11并对应设置有接地线。
本高温热油池火大型试验装置的工作步骤如下：
(1)同相的横向铜排之间通过电缆连接；
(2)油盘中注入液体燃料；
(3)将油盘上的接地端子连接接地线；
(4)通电，用热电偶监测燃料温度，达预期温度后，断电；
(5)拆除电缆和接地线；
(6)点火，开展池火(灭火)试验。

Claims (10)

1.一种可模拟高温热油池火的大型试验装置，其特征在于：该装置主要包括油盘和电加热管，电加热管有多组，每组电加热管有串联的多根，电加热管包括产热段和接线段，产热段位于油盘中，接线段固定于油盘侧壁上，接线段与电源连接给产热段供电，使产热段产热来加热油盘中的液体燃料，油盘中固定有可实时监测加热过程中温度变化的测温器。
2.根据权利要求1所述的一种可模拟高温热油池火的大型试验装置，其特征在于：所述油盘为方形盘，其底部设置有支架。
3.根据权利要求2所述的一种可模拟高温热油池火的大型试验装置，其特征在于：所述支架为多格井字形架。
4.根据权利要求1所述的一种可模拟高温热油池火的大型试验装置，其特征在于：所述油盘外壁对应每组电加热管的上下侧对称安装有横向铜排，加热管的两接线端与上下横向铜排之间分别连接有竖向铜排，同相横向铜排通过电缆串联。
5.根据权利要求1所述的一种可模拟高温热油池火的大型试验装置，其特征在于：所述油盘外壁还安装有接地端子，接地端子连接有接地线。
6.根据权利要求1所述的一种可模拟高温热油池火的大型试验装置，其特征在于：所述电加热管的产热段为U型水平段，竖直段与产热段垂直，接线段垂直竖直段，接线段的外壁有螺纹。
7.根据权利要求6所述的一种可模拟高温热油池火的大型试验装置，其特征在于：所述油盘侧壁对应各电加热管位置处对应开有加热管安装孔，加热管的接线段穿过安装孔后用螺帽固定。
8.根据权利要求1所述的一种可模拟高温热油池火的大型试验装置，其特征在于：所述测温器为热电偶，通过温度补偿导线与数据采集设备相连，实时监测油温变化。
9.根据权利要求1所述的一种可模拟高温热油池火的大型试验装置，其特征在于：油盘的内腔底部开有排污孔，排污孔连接有伸出油盘的排污管道，排污管道的末端安装有阀门。
10.一种利用权利要求5所述试验装置的方法，包括以下步骤：
(1)同相的横向铜排之间通过电缆连接；
(2)油盘中注入液体燃料；
(3)将油盘上的接地端子连接接地线；
(4)通电，用测温器监测燃料温度，达预期温度后，断电；
(5)拆除电缆和接地线；
(6)点火，开展池火(灭火)试验。
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