CN109856179A - 一种回燃实验装置及基于该装置测试回燃临界条件与参数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回燃实验装置及基于该装置测试回燃临界条件与参数的方法。包括箱体、控制器、触摸显示屏、远程监控终端、燃烧台、组分分析单元、实时监测单元和温度检测单元箱体，所述箱体一侧设有门，另一侧设置为透明板；所述燃烧台上设有可燃物和点火组件；所述组分分析单元与箱体连通；所述实时监测单元设置在箱体内并与控制器相连；所述温度检测单元设置在箱体内并与控制器相连。该装置结构简单，设计合理，易于控制，通过控制变量法来测可燃物的回燃临界条件与参数，以为消防人员提供最佳救灾路径，充分确保消防人员的人身安全。

Description

一种回燃实验装置及基于该装置测试回燃临界条件与参数的 方法

技术领域

本发明涉及一种回燃实验装置及基于该装置测试回燃临界条件与参数的方法。

背景技术

回燃是在通风受限的建筑火灾进入缺氧燃烧甚至闷烧后，由于新鲜空气的突然大量补充而引起热烟气重新急剧燃烧的现象。回燃现象由于其突然性和强大的破坏性威胁着人类的安全，特别是消防人员的安全。目前，人们对其产生的临界条件和抑制手段还不完善，如公开号为CN1467036A的专利申请“回燃实验装置”，其虽然可以用于研究不同开口形式、通风方式、燃料种类等对产生回燃的临界条件的影响，但是其在无法实现燃料位置、燃料形状、点火源位置、温度、回燃气体临界组分等条件的检测，并且，根据其实验数据，也无法确定消防人员的最佳救灾路径、确保消防人员的人身安全，弊端依然十分明显。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种回燃实验装置，该装置结构简单，设计合理，易于控制，并且可更为精确且完善的测试回燃临界条件和参数，以为消防人员提供最佳救灾路径，充分确保消防人员的人身安全。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种回燃实验装置，包括：

箱体，所述箱体内腔即为回燃实验腔室，箱体一侧设有门，另一侧则设置为便于观察的透明板；

控制器，所述控制器设置在箱体外；

触摸显示屏，所述触摸显示屏设置在箱体外并与控制器相连；

远程监控终端，所述远程监控终端通过无线信号收发装置与控制器相连；

燃烧台，所述燃烧台可移动的设置在箱体内底部，燃烧台上设有用于回燃实验的可燃物，和用于给可燃物点火的点火组件；所述点火组件与控制器电连接；

组分分析单元，所述组分分析单元与箱体连通，用于导入箱体内的气体并对气体组分进行检测；

实时监测单元，所述实时监测单元设置在箱体内并与控制器相连，用于实时监测箱体内情况；

温度检测单元，所述温度检测单元设置在箱体内并与控制器相连，用于实时监测箱体内温度。

作为一种优选方案，所述门上均匀设有多个按行列排列的小叶门扇，每个小叶门扇内侧均设有与控制器相连的压力计。

具体的说，所述箱体底部设有倒扣槽，该倒扣槽上方设有限位条形孔，倒扣槽内设有滑道；所述燃烧台包括位于倒扣槽上方的燃烧平台，设置在燃烧平台下方并可在限位条形孔内平移的连接块，设置在连接块下方并与滑道相配合的滑块；所述滑块内设有与控制器电连接的用于带动滑块在滑道上滑行的步进电机；所述可燃物和点火组件均设置在燃烧平台上方。

具体的说，所述燃烧平台上方中部设有多块竖直挡板，所述可燃物即放置在竖直挡板之间；所述点火组件包括设置在竖直挡板外侧的燃烧平台上的至少两个安装凸起，设置在安装凸起之间的电阻，与电阻串联连接的电源，及连接在电阻与电源之间并与控制器相连的开关；所述开关设置在箱体外。

具体的说，所述限位条形孔两侧的倒扣槽上各设有一条形凸起，所述燃烧平台下方两侧则设有与条形凸起相匹配的条形槽、用于条形凸起在条形槽内滑动。

更具体的说，所述限位条形孔上方两侧各设有一条橡胶带，且两条橡胶带中间部分重叠、以盖住限位条形孔。

进一步的，所述组分分析单元包括多个分别与控制器相连的多组分气体分析仪，每个多组分气体分析仪分别通过采样管与箱体侧面连通；每个采样管的采样高度均不同。

进一步的，所述实时监测单元包括均设置在透明板外、朝向箱体内并与控制器相连的红外摄像机和网络摄像机。

更进一步的，所述温度检测单元包括设置在燃烧平台上的可燃物温度传感器，和设置在箱体内并与采样管一一对应的多个气体温度传感器。

其中，所述远程控制终端为PC机或手机客户端。

本发明的另一个目的是为了提供使用上述回燃实验装置，测试回燃临界条件与参数的方法，其是通过控制变量法来测可燃物的回燃临界条件与参数；可得到更为精确的回燃临界条件和参数，以为消防人员的救援和自身安全提供保障。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下

基于上述回燃实验装置测试回燃临界条件与参数的方法，通过控制变量法来测可燃物的回燃临界条件与参数；具体包括以下步骤：

S1：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置同样形状结构的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，关闭点火组件，再通过开启不同位置的小叶门扇来检测通风位置对可燃物回燃的影响；同时，通过组分分析单元和温度检测单元同步检测回燃发生瞬间箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；

S2：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置结构相同但形状不同的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，关闭点火组件，再开启相同位置的小叶门扇来检测可燃物形状对可燃物回燃的影响；同时通过组分分析单元和温度检测单元同步检测回燃发生瞬间箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；

S3：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置形状相同但结构不同的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，关闭点火组件，再开启相同位置的小叶门扇来检测可燃物结构对可燃物回燃的影响；同时通过组分分析单元和温度检测单元同步检测回燃发生瞬间箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；

S4：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置同样形状结构的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，关闭点火组件，然后通过调整燃烧台，使每个回燃实验装置中的燃烧台离门的距离均不同，再开启相同位置的小叶门扇来检测可燃物与氧气源的相对位置对可燃物回燃的影响；通过组分分析单元和温度检测单元同步检测回燃发生瞬间箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；

S5：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置同样形状结构的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，调整点火组件以使燃烧台上的温度不同，再通过开启相同位置的小叶门扇来检测可燃物回燃温度对可燃物回燃的影响；同时，通过组分分析单元和温度检测单元同步检测回燃发生瞬间箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；

S6：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置同样形状结构的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，关闭点火组件，通过组分分析单元和温度检测单元实时检测箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；待检测到箱体内的碳氢和氧气总浓度下降15％～50％时，记录每1％的总浓度下降梯度下的小叶门扇内侧压力；同时，在每1％的总浓度下降梯度下，打开同一位置的小叶门扇，并记录回燃火焰回燃时长及回燃火焰从小叶门扇处冲出的长度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的回燃装置结构简单，设计合理，自动化程度高，易于控制，并且可更为精确且完善的测试回燃临界条件和参数，以为消防人员提供最佳救灾路径，充分确保消防人员的人身安全。

(2)本发明的门上课设置多个按行列排列的小叶门扇(如九宫格状)，可桶盖该设置，检测不同位置的进气气流对回燃临界条件的影响，以便于救灾时消防员可从最安全的墙体位置开设进出门洞，降低回燃概率，提高安全性。

(3)本发明还在小叶门扇后设置压力计，该设置也为消防员开设门洞提供依据，以避免由于冲击力大导致开设门洞时产生安全事故；并且，也可用于预估救灾现场原有的门洞开启带来的冲击力大小，以便于消防员选择是否直接开启原有门洞，降低救灾难度。

(4)本发明燃烧台为活动燃烧台，其相对于门的位置可进行调整，根据该实验得到的数据，可用于消防员预判可能发生回燃之处距离救灾门洞之间的距离，确保消防员的安全。

(5)本发明燃烧台及倒扣槽的结构设计，一方面可便于燃烧台在箱体内的移动，另一方面则可避免可燃物产生的灰尘等进入倒扣槽，导致移动困难，后期清理麻烦，或者高温烟尘导致的线缆等的损坏，确保其能够长期正常使用。

(6)本发明的点火组件结构简单，其通过电阻产生的高温来实现可燃物的点火，电阻可围绕可燃物设置，使之受热均匀，并且，电阻也可以作为点火源，用于实验点火源的高温对可燃物的回燃带来的影响，以便于消防员救灾时能够通过测量数据进行预判。

(7)本发明通过多组分气体分析仪对箱体内不同高度气体的组分成分进行分析，以实验得到在不同的可燃物本身、氧气源来源、点火源、可燃物与氧气源的距离、温度条件下的发生回燃时的气体组分，并且还能得到不同气体组分对回燃的影响，以便于在救灾时消防员能够根据检测数据进行预判，降低救援难度。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明燃烧台和倒扣槽的结构示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-箱体，11-倒扣槽，12-限位条形孔，13-条形凸起，14-橡胶带，2-燃烧台，21-燃烧平台，22-连接块，23-滑块，24-电机，25-竖直挡板，26-安装凸起，27-电阻，28-开关，29-条形槽，3-门，4-可燃物，5-多组分气体分析仪，51-采样管，6-红外摄像机，61-网络摄像机，7-可燃物温度传感器，71-气体温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

本实施例提供了一种回燃实验装置，以便于能够实验得到更为精确且完善的回燃临界条件和参数，如图1、图2所示，该装置包括箱体1、控制器、触摸显示屏、远程监控终端、燃烧台、组分分析单元、实时监测单元和温度检测单元。

具体来说，所述箱体1内腔即为回燃实验腔室，箱体一侧设有门3，另一侧则设置为便于观察的透明板；所述门3上均匀设有多个按行列排列的小叶门扇(如九宫格状)，小叶门扇可以是玻璃门，以便于观察，每个小叶门扇内侧均设有与控制器相连的压力计，小叶门扇的设置一方面可便于观察箱体1内烟雾情况，另一方面则是可用于测量不同位置的空气源对于回燃的影响；其压力计的设置可用于检测开启时小叶门扇所受的压力情况，以便于消防人员提前做好准备，避免突然受到压力冲击。

所述控制器设置在箱体外，其可直接选用51单片机或其他常规的控制元器件。

所述触摸显示屏设置在箱体外并与控制器相连，用于显示各种测量数据，以便于观察。

所述远程监控终端通过无线信号收发装置与控制器相连，该远程监控终端可以是PC机，也可以是手机客户端。

所述燃烧台可移动的设置在箱体内底部，燃烧台上设有用于回燃实验的可燃物4，和用于给可燃物点火的点火组件；具体的说，所述箱体底部设有倒扣槽11，该倒扣槽上方设有限位条形孔12，倒扣槽内设有滑道；所述燃烧台2包括位于倒扣槽11上方的燃烧平台21，设置在燃烧平台下方并可在限位条形孔12内平移的连接块22，设置在连接块下方并与滑道相配合的滑块23；所述滑块内设有与控制器电连接的用于带动滑块在滑道上滑行的步进电机24，步进电机即可带动整个燃烧台在倒扣槽内移动，以便于检测可燃物与空气源之间间距不同时，对回燃的影响；所述燃烧平台21上方中部设有多块竖直挡板25，所述可燃物即放置在竖直挡板之间，起到固定可燃物的作用，避免其在燃烧台移动过程中掉落；所述点火组件可直接采用现有回燃实验装置的点火组件，也可另外设置，如本实施例的点火组件包括设置在竖直挡板25外侧的燃烧平台21上的至少两个安装凸起26，设置在安装凸起之间的电阻27，与电阻串联连接的电源，及连接在电阻与电源之间并与控制器相连的开关28；所述开关28设置在箱体1外，以便于手动控制。其中，电源可以是蓄电池或者市电。所述限位条形孔12两侧的倒扣槽11上各设有一条形凸起13，所述燃烧平台21下方两侧则设有与条形凸起相匹配的条形槽29、用于条形凸起在条形槽内滑动，并且，还可以避免避免可燃物燃烧后的粉末从此处掉入倒扣槽内。同时，为避免空气中或者燃烧平台上的燃烧粉末掉入倒扣槽，影响燃烧台的移动，所述限位条形孔12上方两侧各设有一条橡胶带14，且两条橡胶带中间部分重叠，以在不影响燃烧台移动的同时能够盖住限位条形孔。

所述组分分析单元包括多个分别与控制器相连的多组分气体分析仪5，每个多组分气体分析仪分别通过采样管51与箱体侧面连通；每个采样管的采样高度均不同，以用于导入箱体内不同高度的气体并对气体组分进行检测。

所述实时监测单元包括均设置在透明板外、朝向箱体1内并与控制器相连的红外摄像机6和网络摄像机61，用于实时监控箱体内的情况，并且可从触摸显示屏上查看。

所述温度检测单元包括设置在燃烧平台12上的可燃物温度传感器7，和设置在箱体内并与采样管51一一对应的多个气体温度传感器71。

采用上述回燃实验装置测试回燃临界条件与参数的方法，其是通过控制变量法来测可燃物的回燃临界条件与参数；可得到更为精确的回燃临界条件和参数，以为消防人员的救援和自身安全提供保障。具体包括以下步骤：

S1：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置同样形状结构的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，关闭点火组件，再通过开启不同位置的小叶门扇来检测通风位置对可燃物回燃的影响；同时，通过组分分析单元和温度检测单元同步检测回燃发生瞬间箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；其测量结果可便于消防人员在救灾时确定开设门洞的位置，以降低门洞开设时带入的空气导致可燃物回燃的概率。

S2：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置结构相同但形状不同的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，关闭点火组件，再开启相同位置的小叶门扇来检测可燃物形状对可燃物回燃的影响；同时通过组分分析单元和温度检测单元同步检测回燃发生瞬间箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；不同形状的可燃物与空气接触面积大小不同，因此对于回燃影响较大，本装置可检测不同形状可燃物回燃的参数。

S3：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置形状相同但结构不同的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，关闭点火组件，再开启相同位置的小叶门扇来检测可燃物结构对可燃物回燃的影响；同时通过组分分析单元和温度检测单元同步检测回燃发生瞬间箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；不同结构的可燃物，其本身密度不同，因此燃烧程度不同，回燃程度也不同，进而影响其回燃的各参数条件也不同，本实验即可对此进行测定，以便于消防人员在救灾时能够据此进行预判。

S4：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置同样形状结构的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，关闭点火组件，然后通过调整燃烧台，使每个回燃实验装置中的燃烧台离门的距离均不同，再开启相同位置的小叶门扇来检测可燃物与氧气源的相对位置对可燃物回燃的影响；通过组分分析单元和温度检测单元同步检测回燃发生瞬间箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；该实验可便于消防人员预判可燃物的位置。

S5：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置同样形状结构的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，调整点火组件以使燃烧台上的温度不同，再通过开启相同位置的小叶门扇来检测可燃物回燃温度对可燃物回燃的影响；同时，通过组分分析单元和温度检测单元同步检测回燃发生瞬间箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；

S6：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置同样形状结构的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，关闭点火组件，通过组分分析单元和温度检测单元实时检测箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；待检测到箱体内的碳氢和氧气总浓度下降15％～50％时，记录每1％的总浓度下降梯度下的小叶门扇内侧压力；同时，在每1％的总浓度下降梯度下，打开同一位置的小叶门扇，并记录回燃火焰回燃时长及回燃火焰从小叶门扇处冲出的长度；以便于消防人员在进入门洞时能够做好充分的准备。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种回燃实验装置，其特征在于，包括：

箱体(1)，所述箱体内腔即为回燃实验腔室，箱体一侧设有门(3)，另一侧则设置为便于观察的透明板；所述门(3)上均匀设有多个按行列排列的小叶门扇，每个小叶门扇内侧均设有与控制器相连的压力计；

控制器，所述控制器设置在箱体外；

触摸显示屏，所述触摸显示屏设置在箱体外并与控制器相连；

远程监控终端，所述远程监控终端通过无线信号收发装置与控制器相连；

燃烧台(2)，所述燃烧台可移动的设置在箱体内底部，燃烧台上设有用于回燃实验的可燃物(4)，和用于给可燃物点火的点火组件；所述点火组件与控制器电连接；

组分分析单元，所述组分分析单元与箱体连通，用于导入箱体内的气体并对气体组分进行检测；

实时监测单元，所述实时监测单元设置在箱体内并与控制器相连，用于实时监测箱体内情况；

温度检测单元，所述温度检测单元设置在箱体内并与控制器相连，用于实时监测箱体内温度。

2.根据权利要求1所述的一种回燃实验装置，其特征在于，所述箱体底部设有倒扣槽(11)，该倒扣槽上方设有限位条形孔(12)，倒扣槽内设有滑道；所述燃烧台(2)包括位于倒扣槽(11)上方的燃烧平台(21)，设置在燃烧平台下方并可在限位条形孔(12)内平移的连接块(22)，设置在连接块下方并与滑道相配合的滑块(23)；所述滑块内设有与控制器电连接的用于带动滑块在滑道上滑行的步进电机(24)；所述可燃物和点火组件均设置在燃烧平台(21)上方。

3.根据权利要求2所述的一种回燃实验装置，其特征在于，所述燃烧平台(21)上方中部设有多块竖直挡板(25)，所述可燃物即放置在竖直挡板之间；所述点火组件包括设置在竖直挡板(25)外侧的燃烧平台(21)上的至少两个安装凸起(26)，设置在安装凸起之间的电阻(27)，与电阻串联连接的电源，及连接在电阻与电源之间并与控制器相连的开关(28)；所述开关(28)设置在箱体(1)外。

4.根据权利要求3所述的一种回燃实验装置，其特征在于，所述限位条形孔(12)两侧的倒扣槽(11)上各设有一条形凸起(13)，所述燃烧平台(21)下方两侧则设有与条形凸起相匹配的条形槽(29)、用于条形凸起在条形槽内滑动。

5.根据权利要求4所述的一种回燃实验装置，其特征在于，所述限位条形孔(12)上方两侧各设有一条橡胶带(14)，且两条橡胶带中间部分重叠、以盖住限位条形孔。

6.根据权利要求2～5任意一项所述的一种回燃实验装置，其特征在于，所述组分分析单元包括多个分别与控制器相连的多组分气体分析仪(5)，每个多组分气体分析仪分别通过采样管(51)与箱体侧面连通；每个采样管的采样高度均不同。

7.根据权利要求6所述的一种回燃实验装置，其特征在于，所述实时监测单元包括均设置在透明板外、朝向箱体(1)内并与控制器相连的红外摄像机(6)和网络摄像机(61)。

8.根据权利要求7所述的一种回燃实验装置，其特征在于，所述温度检测单元包括设置在燃烧平台(12)上的可燃物温度传感器(7)，和设置在箱体内并与采样管(51)一一对应的多个气体温度传感器(71)。

9.基于根据权利要求8所述的回燃实验装置测试回燃临界条件与参数的方法，其特征在于，通过控制变量法来测可燃物的回燃临界条件与参数；具体包括以下步骤：

S1：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置同样形状结构的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，关闭点火组件，再通过开启不同位置的小叶门扇来检测通风位置对可燃物回燃的影响；同时，通过组分分析单元和温度检测单元同步检测回燃发生瞬间箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；

S2：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置结构相同但形状不同的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，关闭点火组件，再开启相同位置的小叶门扇来检测可燃物形状对可燃物回燃的影响；同时通过组分分析单元和温度检测单元同步检测回燃发生瞬间箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；

S3：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置形状相同但结构不同的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，关闭点火组件，再开启相同位置的小叶门扇来检测可燃物结构对可燃物回燃的影响；同时通过组分分析单元和温度检测单元同步检测回燃发生瞬间箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；

S4：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置同样形状结构的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，关闭点火组件，然后通过调整燃烧台，使每个回燃实验装置中的燃烧台离门的距离均不同，再开启相同位置的小叶门扇来检测可燃物与氧气源的相对位置对可燃物回燃的影响；通过组分分析单元和温度检测单元同步检测回燃发生瞬间箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；

S5：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置同样形状结构的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，调整点火组件以使燃烧台上的温度不同，再通过开启相同位置的小叶门扇来检测可燃物回燃温度对可燃物回燃的影响；同时，通过组分分析单元和温度检测单元同步检测回燃发生瞬间箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；

S6：在多个回燃实验装置的竖直挡板之间放置同样形状结构的可燃物，并开启点火组件使可燃物点火燃烧；火焰熄灭后，关闭点火组件，通过组分分析单元和温度检测单元实时检测箱体内不同高度的气体组成成分和温度情况；待检测到箱体内的碳氢和氧气总浓度下降15％～50％时，记录每1％的总浓度下降梯度下的小叶门扇内侧压力；同时，在每1％的总浓度下降梯度下，打开同一位置的小叶门扇，并记录回燃火焰回燃时长及回燃火焰从小叶门扇处冲出的长度。