CN109781924A - 一种模拟低压低氧环境的高分子材料燃烧烟气测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟低压低氧环境的高分子材料燃烧烟气测试装置。包括管式炉、石英管、真空泵、烟气收集箱和烟气分析仪，第一管道和石英管通过第一法兰连接，第一管道上设置有设有压力表和三通管，三通管上设有进气阀门和真空阀门，且三通管通过聚四氟乙烯管连接到真空泵；第二管道和石英管通过第二法兰连接，第二管道通过不锈钢波纹软管连接到烟气收集箱，分别采用第一卡套和第二卡套将不锈钢波纹软管与第二管道和烟气收集箱相连接，烟气收集箱上设有烟气取样口，烟气取样口上设有开关阀门，烟气取样口与烟气分析仪相连接。本发明结构简单、使用方便，可以测试高分子材料在各种低压低氧环境下的燃烧特性和烟气生成规律。

Description

一种模拟低压低氧环境的高分子材料燃烧烟气测试装置

技术领域

本发明涉及的是高分子材料燃烧实验测试装置，具体涉及一种模拟低压低氧环境的高分子材料燃烧烟气测试装置。

背景技术

高分子材料是以高分子化合物为基体，再加入某些添加剂所组成的材料。根据性能和用途，高分子材料可以分为塑料、橡胶、纤维、胶粘剂和涂料等。高分子材料具有密度小、较高的机械性能、优异的耐腐蚀性和电绝缘性等，在建筑、交通、化工和机械等领域有着广泛的应用。但是，由于大多数高分子材料都具有易燃或可燃性，这增加了火灾风险性。据统计，火灾死亡人数中有70~80%是由有毒烟气造成的，有毒烟气导致人员窒息，给逃生人员造成了生理上的伤害和心理上的恐惧感，延误了逃生的时间，并妨碍消防人员进入火灾现场进行救援，给火灾现场的人员疏散造成很大的困难。因此，高分子材料燃烧烟气的研究成为一个重要的课题。

我国地势西高东低，海拔高度对大气压力有着显著的影响，海拔每提高9m，大气压降低100Pa。随着我国西部高原地区经济的迅猛发展，高分子材料在人们的生产和生活中得到了更广泛的应用。同时，我国民用航空运输业快速发展，客机需求量呈现加速增长的趋势，由于客机在高空巡航状态时，舱内处于低压低氧状态（气压约为70kPa），且舱内装饰物大部分为高分子材料，若舱内发生火灾，将可能造成巨大的生命财产损失。大气压力的降低影响着高分子材料的传热传质过程和燃烧机理，会对燃烧烟气的生成和扩散蔓延等产生显著的影响。因此，研究低压低氧环境下高分子材料的燃烧特性和烟气释放规律，有助于人员的疏散和救援。

目前，国内开发了多款高分子材料燃烧烟气采集或测试装置，比如，CN207923542U公开了一种高分子材料燃烧实验采集装置，在高分子材料燃烧结束时，及时封闭燃烧箱，不再采集剩下的灰烬产生的其他气体，保证了高分子材料燃烧气体采集的纯净度；CN103439364A公开了一种高分子材料燃烧产生有害气体的测试装置，定量检测高分子材料燃烧过程中释放的有害气体，也可以对燃烧产生的一氧化碳、二氧化碳、氯化氢和氰化氢等有毒气体进行测试分析。在国外，美国国家标准和技术研究所以及英国的火灾测试技术公司等单位也研制了多种高分子材料燃烧烟气毒性测试装置。但是，目前现有技术方案中，高分子材料燃烧烟气测试装置存在着一定的缺陷，均不能调控实验环境的大气压力，也不能够模拟低压低氧环境对高分子材料燃烧烟气的影响。

综上所述，本发明设计了一种模拟低压低氧环境的高分子材料燃烧烟气测试装置。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种模拟低压低氧环境的高分子材料燃烧烟气测试装置，结构简单、使用方便，可以测试高分子材料在各种低压低氧环境下的燃烧特性和烟气生成规律。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种模拟低压低氧环境的高分子材料燃烧烟气测试装置，包括管式炉、石英管、真空泵、烟气收集箱和烟气分析仪，第一管道和石英管通过第一法兰连接，第一管道上设置有设有压力表和三通管，三通管上设有进气阀门和真空阀门，且三通管通过聚四氟乙烯管连接到真空泵；第二管道和石英管通过第二法兰连接，第二管道通过不锈钢波纹软管连接到烟气收集箱，分别采用第一卡套和第二卡套将不锈钢波纹软管与第二管道和烟气收集箱相连接，烟气收集箱上设有烟气取样口，烟气取样口上设有开关阀门，烟气取样口与烟气分析仪相连接。

作为优选，所述的烟气收集箱采用耐腐蚀不锈钢材料制造。

作为优选，所述的烟气分析仪为德国德图testo350型号。

作为优选，所述的第一管道、第二管道、第一法兰和第二法兰均采用耐腐蚀不锈钢材料。

本发明的有益效果：本发明采用该结构的高分子材料燃烧烟气测试装置，可以测试高分子材料在各种低压低氧环境下的燃烧特性和烟气生成规律，解决了目前的烟气测试装置不能模拟低压低氧环境下高分子材料燃烧烟气测试的问题。并且，该高分子材料燃烧烟气测试装置的结构简单、使用方便，适用于相关科研部门、大专院校和工矿企业用来测定高分子材料的燃烧性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：一种模拟低压低氧环境的高分子材料燃烧烟气测试装置，包括管式炉1、石英管3、真空泵11、烟气收集箱14和烟气分析仪16，第一管道6-1和石英管3通过第一法兰4-1连接，第一管道6-1上设置有设有压力表5和三通管7，三通管7上设有进气阀门8和真空阀门9，且三通管7通过聚四氟乙烯管10连接到真空泵11；第二管道6-2和石英管3通过第二法兰4-2连接，第二管道6-2通过不锈钢波纹软管13连接到烟气收集箱14，分别采用第一卡套12-1和第二卡套12-2将不锈钢波纹软管13与第二管道6-2和烟气收集箱14相连接，烟气收集箱14上设有烟气取样口17，烟气取样口17上设有开关阀门15，烟气取样口17与烟气分析仪16相连接。所述的烟气收集箱14采用耐腐蚀不锈钢材料制造；所述的烟气分析仪为德国德图testo350型号；所述的第一管道6-1、第二管道6-2、第一法兰4-1和第二法兰4-2均采用耐腐蚀不锈钢材料。

本具体实施方式的使用方法：在使用前，首先，将石英管3装入到管式炉1内，把高分子材料样品放置在瓷舟2内，并将瓷舟2送入到石英管3的中间位置，采用第一法兰4-1、第一法兰4-2分别把第一管道6-1、第二管道6-2固定在石英管3的两端，将三通管7连接在第一管道6-1上，通过聚四氟乙烯管10将三通管7与真空泵11连接；然后，采用第一卡套12-1和第二卡套12-2分别将不锈钢波纹软管13的两端与第二管道6-2和烟气收集箱14相连接；最后，关闭进气阀门8和开关阀门15，打开真空阀门9和真空泵11，待压力表5的数值降至一定值时，关闭真空阀门9和真空泵11，启动管式炉1，使瓷舟2内的高分子材料发生燃烧反应。反应结束后，待管式炉1内的温度降至室温后，打开进气阀门8，压力表5的数值升高至外界大气压时，关闭进气阀门8，并开启开关阀门15，采用烟气分析仪16测量烟气收集箱14内的烟气成分及其含量。

本具体实施方式的工作原理：采用管式炉对高分子材料进行加热，通过真空泵来调控石英管内的压力，使高分子材料在设定的低压低氧环境下进行燃烧反应，烟气收集箱可以收集高分子材料燃烧反应释放出的烟气。在燃烧反应结束后，将外界空气通入到石英管内，可认为石英管内的烟气浓度与烟气收集箱内的烟气浓度是一样的，由于空气中的烟气含量可以忽略不计，可以测量烟气收集箱内的烟气成分及其含量，确定高分子材料燃烧释放出的烟气成分和含量。

本具体实施方式结构简单、使用方便，可以测试高分子材料在各种低压低氧环境下的燃烧特性和烟气生成规律。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种模拟低压低氧环境的高分子材料燃烧烟气测试装置，其特征在于，包括管式炉(1)、石英管(3)、真空泵(11)、烟气收集箱(14)和烟气分析仪(16)，第一管道(6-1)和石英管(3)通过第一法兰(4-1)连接，第一管道(6-1)上设置有设有压力表(5)和三通管(7)，三通管(7)上设有进气阀门(8)和真空阀门(9)，且三通管(7)通过聚四氟乙烯管(10)连接到真空泵(11)；第二管道(6-2)和石英管(3)通过第二法兰(4-2)连接，第二管道(6-2)通过不锈钢波纹软管(13)连接到烟气收集箱(14)，分别采用第一卡套(12-1)和第二卡套(12-2)将不锈钢波纹软管(13)与第二管道(6-2)和烟气收集箱(14)相连接，烟气收集箱(14)上设有烟气取样口(17)，烟气取样口(17)上设有开关阀门(15)，烟气取样口(17)与烟气分析仪(16)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种模拟低压低氧环境的高分子材料燃烧烟气测试装置，其特征在于，所述的烟气收集箱(14)采用耐腐蚀不锈钢材料制造。

3.根据权利要求1所述的一种模拟低压低氧环境的高分子材料燃烧烟气测试装置，其特征在于，所述的烟气分析仪为德国德图testo350型号。

4.根据权利要求1所述的一种模拟低压低氧环境的高分子材料燃烧烟气测试装置，其特征在于，所述的第一管道(6-1)、第二管道(6-2)、第一法兰(4-1)和第二法兰(4-2)均采用耐腐蚀不锈钢材料。