CN110398565A - 一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置 - Google Patents

一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110398565A
CN110398565A CN201910748263.3A CN201910748263A CN110398565A CN 110398565 A CN110398565 A CN 110398565A CN 201910748263 A CN201910748263 A CN 201910748263A CN 110398565 A CN110398565 A CN 110398565A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
quartz glass
cup burner
thermocouple
bottle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910748263.3A
Other languages
English (en)
Inventor
张和平
邢浩然
陆松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology of China USTC
Original Assignee
University of Science and Technology of China USTC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology of China USTC filed Critical University of Science and Technology of China USTC
Priority to CN201910748263.3A priority Critical patent/CN110398565A/zh
Publication of CN110398565A publication Critical patent/CN110398565A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/39Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20Investigating 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
    • G01N25/22Investigating 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/12Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using combustion
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置,所述装置包括杯式燃烧器主体、红外气体分析仪、集气罩、烟气分析仪、排气管路、高压储气钢瓶、集气瓶、风机、石英玻璃罩、热电偶、数据采集模块、计算机、高速摄像机等部分,可实现对杯式燃烧器实验过程中燃料的燃烧产物和灭火剂与火焰作用产物的定性定量分析,研究可燃物燃烧与灭火机理,并可对实验产生的有毒有害物质有效隔离,结构安全可靠,测量结果准确,环境友好。

Description

一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置
技术领域
本发明涉及火灾科学技术领域,具体涉及一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置。
背景技术
1977年R.Hirst和K.Booth(Hirst R,Booth K.Measurement of flame-extinguishing concentrations[J].Fire Technology,1977,13(4):296-315.)系统介绍了杯式燃烧器在评价灭火剂临界灭火浓度方面应用以来,杯式燃烧器作为一种实验室尺度、可产生稳定扩散火焰的装置,成为研究燃料扩散燃烧和评价气体灭火剂效能的有效实验工具,其方法写入了NFPA 2001(Standard on Clean Agent Fire ExtinguishingSystems)、ISO 14520-Part1(Gaseous fire-extinguishing systems-physicalproperties and system design)和GB/T20702-2006(气体灭火剂灭火性能测试方法)等相关标准中,基于杯式燃烧器原理的改进型装置在评价其他诸如泡沫灭火剂、高沸点气体灭火剂、细水雾灭火剂、干粉灭火剂等不同类型的灭火介质上(如中国专利CN103454387A所公开的泡沫灭火剂实验用杯式燃烧器、中国专利CN103901156A所公开的一种适用于蒸气态灭火剂灭火性能测试的杯式燃烧器;论文Tianshui Liang,Runwan Li,Jing Li,Yanyan Xu,Wei Zhong,Jun Zhao,Siuming Lo.Extinguishment of hydrocarbon pool fires byultrafine water mist with ammonium/amidogen compound in an improved cupburner[J].Fire and Materials,2018,42(8)、付海雁.基于杯式燃烧器的超细干粉灭火剂灭火性能研究[D].南京理工大学,2015等)同样得到了广泛的应用。
现有的杯式燃烧器装置一般用来测试灭火剂的临界灭火浓度,基于此装置的燃料燃烧产物及灭火剂与火焰作用产物分析的研究较少,而现有对灭火产物分析一般通过大尺度的实体火实验进行研究。在对灭火剂机理研究的过程中,灭火剂临界灭火浓度、灭火过程时间、灭火剂用量、火场温度、火焰结构与形态、燃料性质和热释放速率及灭火剂与火焰作用产物生成量等因素和其间的关系对于灭火剂灭火效能、环境与健康的危害性等灭火剂综合性能的评估有着重要作用。杯式燃烧器作为实验室尺度模型,相比大尺度实体火实验,实验条件更易控制,得到的实验数据更为准确,在测量灭火浓度的基础上分析此过程中燃烧特征参量和燃烧产物可提高灭火剂浓度测试的准确性并可深入研究燃烧与灭火机理。传统的杯式燃烧器是相对敞开的体系,实验装置周围的环境(如气流扰动)会影响燃料燃烧和灭火过程,造成测量误差。在灭火浓度计算上,需要确定火焰的熄灭时间以计算灭火剂使用量,灭火过程中燃料燃烧的特征参数会发生突变,而现有的方法一般是通过人为观测火焰形态变化确定熄灭时间,精确性较低,造成灭火浓度测试结果的不准确。同时在对含卤元素灭火剂临界灭火浓度已有的研究中发现,灭火剂与火焰作用过程中,会有大量卤化氢气体(如氟化氢、氯化氢、溴化氢等)、酰卤类气体化合物(如碳酰氯、碳酰氟等)等剧毒产物生成。传统杯式燃烧器实验过程中,这些剧毒气体会释放到周围环境中,对实验人员的健康、实验室设备和周围环境都会造成严重的不可逆损害。这些剧毒腐蚀性产物生成量的精确测量,对灭火剂的适用条件和改进方法的研究也有着重要的意义。
中国专利CN103454387A、CN103901156A、CN106823227A、CN104749331A与CN208155957U中所涉及到的不同种类的改进型杯式燃烧器对于上述问题都无法有效解决。文献(陈涛,薛岗,王荣基,et al.洁净气体灭火剂与火焰作用过程中氟化氢的产生量研究[J].安全与环境学报,2011,11(3).)中研究了杯式燃烧器实验灭火过程中氟化氢气体的生成量,该实验仅能分析杯式燃烧器灭火过程中产生的腐蚀性气体氟化氢的量,不能对其他参量进行研究,得到灭火剂与火焰作用的综合作用机理,也未将外界环境与装置隔离,且光谱学方法虽然能对氢氟酸生成量进行在线浓度检测,但其测量值是相应断面的点平均浓度,结果受温度、气体分布等多因素影响,可以得到氢氟酸生成浓度趋势的定性研究结果,对于氢氟酸生成总量等定量研究还需进一步验证。
现有装置存在的局限性无法满足对杯式燃烧器实验得到的燃烧产物进行精确综合分析,无法对火焰和灭火过程特性参数进行原位测量以深入分析灭火剂与火焰作用机理,也无法将装置与周围环境隔离,避免燃烧产物扩散及周围环境对实验的影响。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷,本发明提出了一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置。
为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案如下:
一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置,所述装置包括燃料供给管路、空气与灭火剂供给管路、隔离网、不锈钢底座、玻璃珠、燃烧杯、石英杯罩、红外气体探测仪、固定支架、集气罩、烟气分析仪、排气管路、三通阀、二通管、球阀、压力表、高压储气钢瓶、集气瓶、支撑台、风机、排气罩、石英玻璃罩、热电偶支架、热电偶、热电偶连接线、数据采集装置、传输线、计算机、高速摄像机、斜撑杆、挂架和平台;燃料供给管路与燃烧杯相连,空气与灭火剂供给管路与不锈钢底座连接,连接处设有隔离网,不锈钢底座内充填玻璃珠,石英杯罩放置在不锈钢底座上,不锈钢底座放置于平台上;集气罩位于石英杯罩的上端,集气罩两侧装有固定支架,红外气体探测仪有光源发射端与接收端,位于集气罩下端石英杯罩两侧,连接在固定支架上;集气罩连接排气管路,排气管路上安装有风机,烟气分析仪装在排气管路上,烟气分析仪的气体采集端伸入管路内;排气管路经三通阀和二通管连接高压储气钢瓶和集气瓶,高压储气钢瓶上装有压力表和球阀,集气瓶密封,通过装在集气瓶上的两条管路流通气体,集气瓶内可盛装用于捕集气体的溶液,气体流过集气瓶后,经二通管、排气管路进入石英玻璃罩外的排气管内;石英玻璃罩放置在平台上,将杯式燃烧器主体、杯式燃烧器上方的集气罩、与之相连的排气管路、高压储气钢瓶、集气瓶、高速摄像机和外界环境隔离;石英玻璃罩内装有支撑台,支撑台通过斜撑杆与石英玻璃罩固定,高压储气钢瓶、集气瓶、高速摄像机放置在支撑台上;石英玻璃罩顶部中心装有排气罩,石英玻璃罩外部的排气管与之相连;石英玻璃罩连接的外部排气管中装有风机,位于连接集气瓶排气管路的前端;石英玻璃罩内装有挂架,内部的排气管路固定在挂架上;热电偶支架位于石英玻璃罩的外部,热电偶一端固定在支架上,测量端位于杯式燃烧器石英杯罩内,热电偶经热电偶连接线与数据采集装置连接,数据采集装置通过传输线与红外气体探测仪连接,数据采集装置、烟气分析仪和风机通过传输线与计算机相连;其中:
所述的燃料供给管路、空气与灭火剂供给管路、隔离网、不锈钢底座、玻璃珠、燃烧杯和石英杯罩构成杯式燃烧器主体,用于提供燃料燃烧和评价灭火剂效能的实验平台;
所述的红外气体分析仪用于检测杯式燃烧器实验生成的气体种类与生成量;
所述的集气罩用于杯式燃烧器实验中气体的收集;
所述的烟气分析仪用于分析实验过程中产生烟气的成分与浓度;
所述的排气管路用于实验产生烟气的输运,挂架用于将排气管路固定;
所述的三通阀用于控制烟气输运方向;
所述的二通管用于管路间的连接,便于将高压储气钢瓶和集气瓶从管路中分离;
所述的高压储气钢瓶用于采集实验中产生的所有气体;球阀、压力表装在高压储气钢瓶上,用于控制高压储气钢瓶的开闭和监测瓶内的压力;
所述的集气瓶用于捕集排气管道输运来的特定气体;
所述的支撑台用于放置物件,斜撑杆用于稳定支撑台;
所述的风机用于提供抽走实验装置内气体的动力;
所述的排气罩用于石英玻璃罩内部的排烟,集气罩未收集的烟气经排气罩排走;
所述的石英玻璃罩用于将杯式燃烧器主体和实验中产生的烟气与实验装置周围环境隔离;
所述的热电偶用于测量杯式燃烧器在实验过程中温度的分布,热电偶支架用于固定热电偶,热电偶连接线用于热电偶测量数据的传输;
所述的传输线用于设备间数据与信号的传输;
所述的计算机用于数据的显示、分析和存储及控制风机的转速;
所述的高速摄像机用于对实验中火焰形态进行拍摄。
其中所述的烟气分析仪可根据实验需要选用不同的气体传感器,测量的气体成分可以是但不局限于氧气、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、硫化氢。
其中所述的集气瓶,捕集气体的溶液可以是但不局限于水、碱性液体,可以根据实际产生气体的性质需要选择特异性吸收溶液。
其中所述的风机有单向阀和电磁阀,仅允许烟气往一个方向流动,防止管道内气体回流入石英玻璃罩内。
其中所述的石英玻璃罩,所述的石英玻璃罩由上、前、后、左、右五个面石英玻璃构成的立方体,其中一侧面的石英玻璃可以拆卸,以便于实验装置前期布置和后期取样与维护。
现有的杯式燃烧器因其技术和设备的限制,往往只可测量灭火剂临界灭火浓度,无法对燃烧产物、燃料热释放速率、火焰结构与形态、灭火过程中温度场变化等参数进行测量以深入研究灭火机理;灭火剂与火焰作用的起止时间一般通过人为观测确定,准确性差;无法将燃烧产物与外界隔离,解决实验周围环境对实验结果精度影响,及实验产物对周围人员与环境影响。与现有技术相比,本发明具如下的有益效果:
1、可实现对杯式燃烧器燃料燃烧产物和火焰与灭火剂作用产物的原位与非原位精确测量,得到燃料燃烧与灭火过程不同产物的变化趋势及生成量,从产物角度分析灭火剂灭火作用机理和评估灭火剂应用过程中的毒害性。
2、可实现灭火过程中对火焰结构形态、温度、燃料热释放速率的原位精确测量,得到灭火过程中火焰特征参量的变化情况,可据此确定灭火剂作用及火焰熄灭时间,并可从燃烧角度分析灭火剂对燃料燃烧的抑制作用机理。
3、可实现装置、燃烧产物与外界环境的隔离,降低外界环境对实验过程的影响,同时避免实验产生的毒性腐蚀气体对实验人员和周围环境造成伤害与污染。
4、装置集成化程度高,操作简便,安全环境友好。
附图说明
图1是本发明的一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置结构原理主视图。
图2是本发明装置的结构原理俯视图。
图中,1为燃料供给管路;2为空气与灭火剂供给管路;3为隔离网;4为不锈钢底座;5为玻璃珠;6为燃烧杯;7为石英杯罩;8为红外气体探测仪;9为固定支架;10为集气罩;11为烟气分析仪;12为排气管路;13为三通阀;14为二通管;15为球阀;16为压力表;17为高压储气钢瓶;18为集气瓶;19为支撑台;20a为第一风机;20b为第二风机;21为排气罩;22为石英玻璃罩;22a为后石英玻璃;22b为右石英玻璃;22c为前石英玻璃;22d为左石英玻璃;22e为上石英玻璃;23为热电偶支架;24为热电偶;25为热电偶连接线;26为数据采集装置;27为传输线;28为计算机;29为高速摄像机;30为斜撑杆;31为挂架;32为平台。
具体实施方式
以下参照附图及具体实施方式对本发明进行进一步说明。
如图1和图2所示,本发明的一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置,包括燃料供给管路1、空气与灭火剂供给管路2、隔离网3、不锈钢底座4、玻璃珠5、燃烧杯6、石英杯罩7、红外气体探测仪8、固定支架9、集气罩10、烟气分析仪11、排气管路12、三通阀13、二通管14、球阀15、压力表16、高压储气钢瓶17、集气瓶18、支撑台19、第一风机20a、第一风机20b、排气罩21、石英玻璃罩22、热电偶支架23、热电偶24、热电偶连接线25、数据采集装置26、传输线27、计算机28、高速摄像机29、斜撑杆30、挂架31和平台32。上述的各个部分通过机械连接、焊接、胶连接、预埋等方式组成一套装置。
燃料供给管路1与燃烧杯6相连,空气与灭火剂供给管路2与不锈钢底座4连接,连接处设有隔离网3,不锈钢底座4内充填玻璃珠5,玻璃珠5的直径大于隔离网3的孔径,石英杯罩7放置在不锈钢底座4上,不锈钢底座4放置于平台32上;集气罩10位于石英杯罩7的上端,集气罩10两侧装有固定支架9,红外气体探测仪8有光源发射端与接收端,位于集气罩10下端石英杯罩7两侧,连接在固定支架9上;集气罩10连接排气管路12,烟气分析仪11装在排气管路12上,烟气分析仪11的气体采集端伸入管路内;排气管路12经三通阀13和二通管14连接高压储气钢瓶17和集气瓶18,高压储气钢瓶17上装有压力表16和球阀15,集气瓶18密封,通过装在集气瓶18上的两条管路流通气体,集气瓶18内可盛装用于捕集气体的溶液,气体流过集气瓶18后,经二通管14、排气管路12和第一风机20a进入石英玻璃罩22外的排气管内;石英玻璃罩22放置在平台32上,将杯式燃烧器主体、杯式燃烧器上方的集气罩10、与之相连的排气管路12、高压储气钢瓶17、集气瓶18、高速摄像机29和外界环境隔离;石英玻璃罩22内装有支撑台19,支撑台19通过斜撑杆30与石英玻璃罩22固定,高压储气钢瓶17、集气瓶18、高速摄像机29放置在支撑台19上;石英玻璃罩22顶部中心装有排气罩21,石英玻璃罩22外部的排气管与之相连;石英玻璃罩22连接的外部排气管中装有第二风机20b,位于连接集气瓶18管道的前端;石英玻璃罩22内装有挂架31,内部的排气管路12固定在挂架31上;热电偶支架23位于石英玻璃罩22的外部,放置在平台32上,热电偶24一端固定在支架23上,测量端位于杯式燃烧器石英杯罩7内,热电偶24经热电偶连接线25与数据采集装置26连接,数据采集装置26同时连接有红外气体探测仪8,数据采集装置26和烟气分析仪11与计算机28相连;
本实施例中,燃料供给管路1、空气与灭火剂供给管路2、隔离网3、燃烧杯6、固定支架9、集气罩10、排气管路12、二通管14、高压储气钢瓶17、排气罩21、热电偶支架23、斜撑杆30、挂架31均选用耐高温不锈钢材质,集气瓶18、支撑台19为耐高温石英玻璃材质;
本实施例中,耐高温不锈钢、耐高温石英玻璃与实验中气体所经过的三通阀13、球阀15、高压储气钢瓶17、第一风机20a、第二风机20b等部分均经过耐腐蚀处理;
本实施例中,玻璃珠5直径为5mm,隔离网孔径为0.5mm;
本实施例中,红外气体探测仪8具体选用基于可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)的光谱分析仪;烟气分析仪11选用testo 350型烟气分析仪,可测量氧气、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、硫化氢等气体;高压储气钢瓶17容积为5L,可耐压力80Mpa;集气瓶18中液体为氢氧化钠溶液;第一风机20、第二风机20b选用可调节风量带有单向阀、电磁阀的离心式风机;高速摄像机29的帧率为5000FPS,像素为1280*1000;
本实施例中,排气罩21、排气管路12、平台32与石英玻璃罩22连接处经玻璃胶固定与密封;穿过石英玻璃罩22的热电偶24和仪器的传输线27,与石英玻璃罩22接触处使用玻璃胶与石英玻璃粘合,以维持石英玻璃罩的密闭;
本实施例中,石英玻璃材质的支撑台19经热加工处理与石英玻璃罩22熔成一体,稳定支撑台19的斜撑杆30经热加工预埋入支撑台19和石英玻璃罩22内;挂架31经热加工预埋入石英玻璃罩22内;
本实施例中,如图2所示,石英玻璃罩22由上石英玻璃22e、前石英玻璃22c、后石英玻璃22a、左石英玻璃22d、右石英玻璃22b五个面的石英玻璃构成的立方体,其中上石英玻璃22e、前石英玻璃22c、左石英玻璃22d、右石英玻璃22b经热加工处理连接成一体,后石英玻璃22a的石英玻璃与其余四个面的石英玻璃通过密封玻璃胶连接固定,便于拆卸。
本实施例中,第一风机20、第二风机20b工作模式如下:
实验开始时,先打开石英杯罩7上方的第一风机20a,调节适当的转速,第二风机20b关闭,杯式燃烧器在实验过程中产生的气体由第一风机20a的抽吸作用在石英玻璃罩22内部的排气管路12内流通,经烟气分析仪11,由三通阀13控制进入高压储气钢瓶17收集或经集气瓶18对特定气体捕集后排出。实验结束时,先停止向空气灭火剂供给管路2中供给灭火剂,同时打开第二风机20b,调节合适的转速,将实验过程可能进入石英玻璃罩22内的少量气体排出,关闭第一风机20a、第二风机20b,同时停止向空气与灭火剂供给管路2中供给空气;
本发明中燃料燃烧产物和火焰与灭火剂作用产物的原位在线测量,可以通过红外气体探测仪8、烟气分析仪11实现常见的特征性燃烧过程产物与灭火过程产物生成量随时间变化趋势的综合测量;对于灭火过程产物,由于其生成量大,成分复杂且有剧毒,传统的非光学气体检测装置对此类混合气体检测存在量程小,特异性低,误差大等缺点,本实施例中的基于可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)的红外气体探测仪8可以有效解决上述问题,做到对灭火过程中关键气体如卤化氢、酰卤类气体化合物浓度的精确测量;
本发明中燃料燃烧产物和火焰与灭火剂作用产物的非原位测量,可通过三通阀13、集气瓶18、高压储气钢瓶17实现。三通阀13控制排气管路12中气体的流向,当排气管路12连接高压储气钢瓶17时,实现将燃料燃烧与灭火前后生成所有气体的捕集,压力表16可实时监测瓶内压力,进一步可计算得到瓶内捕集的气体量。实验结束时,关闭球阀15,将高压储气钢瓶17从二通管14上取下,可对收集的气体做进一步波谱能谱分析以确定精确物质成分;当排气管路12中气体流向装有特定吸收溶液的集气瓶18中时,可以捕集实验过程中特定气体成分,如灭火剂与火焰作用过程中卤化氢气体产生量是评价灭火剂效能的重要指标,原位测量的红外气体探测仪8可得到产物平均浓度与时间的变化趋势,无法得到具体生成的总量,通过测量集气瓶18中捕集的特定离子浓度,可以得到相关产物的具体量值,并可对红外气体探测仪8中的结果互相验证;同时,杯式燃烧器的燃烧及灭火产物中有毒有害气体绝大部分呈酸性,当溶液为碱性液体时,如本实施例中的氢氧化钠溶液,可以对这些污染性产物有效吸收,在装置内部实现了对排放气体的初次净化,环境友好;
本发明中灭火过程中对火焰结构形态、温度、燃料热释放速率精确测量,可以通过热电偶24、高速摄像机29、烟气分析仪11实现。本实施例中,如图1与图2所示,热电偶支架23上有6根热电偶,最底部一根热电偶测量进入石英杯罩7中的空气与灭火剂混合物的温度,其余热电偶测量端位于燃烧杯6正上方中轴线上,距燃烧杯6上方5cm,每隔10cm布置一根热电偶,用于测量燃料上方火焰温度场的变化。实验开始时打开高速摄像机29,可以对整个实验过程火焰结构形态进行记录。通过烟气分析仪11测量的实验过程中氧气含量的变化,根据“氧耗法”公式,即可以计算出燃料热释放速率。灭火剂与火焰作用时,火焰结构形态、温度与燃料热释放速率会发生显著变化,结合燃烧产物原位测量结果,可精确得到灭火剂与火焰作用的起止时间。
以上所述仅是本发明优选实施方式,本发明保护范围不局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置,其特征在于:所述装置包括燃料供给管路、空气与灭火剂供给管路、隔离网、不锈钢底座、玻璃珠、燃烧杯、石英杯罩、红外气体探测仪、固定支架、集气罩、烟气分析仪、排气管路、三通阀、二通管、球阀、压力表、高压储气钢瓶、集气瓶、支撑台、风机、排气罩、石英玻璃罩、热电偶支架、热电偶、热电偶连接线、数据采集装置、传输线、计算机、高速摄像机、斜撑杆、挂架和平台;燃料供给管路与燃烧杯相连,空气与灭火剂供给管路与不锈钢底座连接,连接处设有隔离网,不锈钢底座内充填玻璃珠,石英杯罩放置在不锈钢底座上,不锈钢底座放置于平台上;集气罩位于石英杯罩的上端,集气罩两侧装有固定支架,红外气体探测仪有光源发射端与接收端,位于集气罩下端石英杯罩两侧,连接在固定支架上;集气罩连接排气管路,排气管路上安装有风机,烟气分析仪装在排气管路上,烟气分析仪的气体采集端伸入管路内;排气管路经三通阀和二通管连接高压储气钢瓶和集气瓶,高压储气钢瓶上装有压力表和球阀,集气瓶密封,通过装在集气瓶上的两条管路流通气体,集气瓶内可盛装用于捕集气体的溶液,气体流过集气瓶后,经二通管、排气管路进入石英玻璃罩外的排气管内;石英玻璃罩放置在平台上,将杯式燃烧器主体、杯式燃烧器上方的集气罩、与之相连的排气管路、高压储气钢瓶、集气瓶、高速摄像机与外界环境隔离;石英玻璃罩内装有支撑台,支撑台通过斜撑杆与石英玻璃罩固定,高压储气钢瓶、集气瓶、高速摄像机放置在支撑台上;石英玻璃罩顶部中心装有排气罩,石英玻璃罩外部的排气管与之相连;石英玻璃罩连接的外部排气管中装有风机,位于连接集气瓶排气管路的前端;石英玻璃罩内装有挂架,内部的排气管路固定在挂架上;热电偶支架位于石英玻璃罩的外部,热电偶一端固定在支架上,测量端位于杯式燃烧器石英杯罩内,热电偶经热电偶连接线与数据采集装置连接,数据采集装置通过传输线与红外气体探测仪连接,数据采集装置、烟气分析仪和风机通过传输线与计算机相连;其中:
所述的燃料供给管路、空气与灭火剂供给管路、隔离网、不锈钢底座、玻璃珠、燃烧杯和石英杯罩构成杯式燃烧器主体,用于提供燃料燃烧和评价灭火剂效能的实验平台;
所述的红外气体分析仪用于检测杯式燃烧器实验生成的气体种类与生成量;
所述的集气罩用于杯式燃烧器实验中气体的收集;
所述的烟气分析仪用于分析实验过程中产生烟气的成分与浓度;
所述的排气管路用于实验产生烟气的输运,挂架用于将排气管路固定;
所述的三通阀用于控制烟气输运方向;
所述的二通管用于管路间的连接,便于将高压储气钢瓶和集气瓶从管路中分离;
所述的高压储气钢瓶用于采集实验中产生的所有气体;球阀、压力表装在高压储气钢瓶上,用于控制高压储气钢瓶的开闭和监测瓶内的压力;
所述的集气瓶用于捕集排气管路输运来的特定气体;
所述的支撑台用于放置物件,斜撑杆用于稳定支撑台;
所述的风机用于提供抽走实验装置内气体的动力;
所述的排气罩用于石英玻璃罩内部的排烟,集气罩未收集的烟气经排气罩排走;
所述的石英玻璃罩用于将杯式燃烧器主体和实验中产生的烟气与实验装置周围环境隔离;
所述的热电偶用于测量杯式燃烧器在实验过程中温度的分布,热电偶支架用于固定热电偶,热电偶连接线用于热电偶测量数据的传输;
所述的数据采集装置用于实验设备监测数据的采集;
所述的传输线用于设备间数据与信号的传输;
所述的计算机用于数据的显示、分析和存储及控制风机的转速;
所述的高速摄像机用于对实验中火焰形态进行拍摄。
2.根据权利要求1所述的一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置,其特征在于:所述的红外气体分析仪可检测灭火剂与火焰作用过程中产生的卤化氢气体,酰卤类气体化合物的种类与含量。
3.根据权利要求1所述的一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置,其特征在于:所述的烟气分析仪可根据实验需要选用不同的气体传感器,测量的气体成分可以是氧气、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、硫化氢。
4.根据权利要求1所述的一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置,其特征在于:所述的集气瓶,所盛装用于捕集气体的溶液可以是水、碱性液体。
5.根据权利要求1所述的一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置,其特征在于:所述的风机有单向阀和电磁阀,以防止管道内气体回流。
6.根据权利要求1所述的一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置,其特征在于:所述的石英玻璃罩由上、前、后、左、右五个面石英玻璃构成的立方体,其中一侧面的石英玻璃可以拆卸。
CN201910748263.3A 2019-08-14 2019-08-14 一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置 Pending CN110398565A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910748263.3A CN110398565A (zh) 2019-08-14 2019-08-14 一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910748263.3A CN110398565A (zh) 2019-08-14 2019-08-14 一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110398565A true CN110398565A (zh) 2019-11-01

Family

ID=68328237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910748263.3A Pending CN110398565A (zh) 2019-08-14 2019-08-14 一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110398565A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110614152A (zh) * 2019-11-11 2019-12-27 西安科技大学 一种煤样研磨装置及煤样研磨实验装置
CN111157396A (zh) * 2020-01-16 2020-05-15 天津大学 观测视角可调的固体燃烧反应器
CN114217009A (zh) * 2021-12-24 2022-03-22 中国科学技术大学 一种适用于气体、液体灭火剂性能评估的装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202011000989U1 (de) * 2011-04-27 2011-06-28 Gersthofer, Gerhard Übungsanordnung mit Feuerlöschern zur Brandbekämpfung
CN103901156A (zh) * 2014-04-16 2014-07-02 中国科学技术大学 一种适用于蒸气态灭火剂灭火性能测试的杯式燃烧器
CN104597210A (zh) * 2015-01-21 2015-05-06 杨康莉 一种粉体灭火剂分散装置
KR20170075532A (ko) * 2015-12-23 2017-07-03 창신대학교 산학협력단 소화약제의 화염 확산 방지 성능 시험 장치
CN207051255U (zh) * 2017-07-31 2018-02-27 南京工业大学 干粉灭火剂灭火效能测试实验装置
CN208155957U (zh) * 2018-03-05 2018-11-27 南京都盟消防技术有限公司 全氟乙基异丙基酮灭火剂灭火浓度测试装置
CN210863654U (zh) * 2019-08-14 2020-06-26 中国科学技术大学 一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202011000989U1 (de) * 2011-04-27 2011-06-28 Gersthofer, Gerhard Übungsanordnung mit Feuerlöschern zur Brandbekämpfung
CN103901156A (zh) * 2014-04-16 2014-07-02 中国科学技术大学 一种适用于蒸气态灭火剂灭火性能测试的杯式燃烧器
CN104597210A (zh) * 2015-01-21 2015-05-06 杨康莉 一种粉体灭火剂分散装置
KR20170075532A (ko) * 2015-12-23 2017-07-03 창신대학교 산학협력단 소화약제의 화염 확산 방지 성능 시험 장치
CN207051255U (zh) * 2017-07-31 2018-02-27 南京工业大学 干粉灭火剂灭火效能测试实验装置
CN208155957U (zh) * 2018-03-05 2018-11-27 南京都盟消防技术有限公司 全氟乙基异丙基酮灭火剂灭火浓度测试装置
CN210863654U (zh) * 2019-08-14 2020-06-26 中国科学技术大学 一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
傅学成;陈涛;周彪;薛岗;牛坤;王容基;周晓猛;: "七氟丙烷与火焰作用过程中产生的氟化氢研究", 燃烧科学与技术, no. 04, 15 August 2011 (2011-08-15) *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110614152A (zh) * 2019-11-11 2019-12-27 西安科技大学 一种煤样研磨装置及煤样研磨实验装置
CN110614152B (zh) * 2019-11-11 2024-03-26 西安科技大学 一种煤样研磨装置及煤样研磨实验装置
CN111157396A (zh) * 2020-01-16 2020-05-15 天津大学 观测视角可调的固体燃烧反应器
CN114217009A (zh) * 2021-12-24 2022-03-22 中国科学技术大学 一种适用于气体、液体灭火剂性能评估的装置
CN114217009B (zh) * 2021-12-24 2022-12-30 中国科学技术大学 一种适用于气体、液体灭火剂性能评估的装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110398565A (zh) 一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置
CN105588780B (zh) 灭火剂阻惰化性能测试系统及其测试方法
CN106057053B (zh) 一种电缆沟火灾试验及消防装置性能测试平台
CN103604833B (zh) 一种煤尘爆炸特性试验系统及方法
CN102935275B (zh) 一种评价全淹没灭火性能的试验方法和装置
Mulholland et al. Measurement of the mass specific extinction coefficient for acetylene and ethene smoke using the large agglomerate optics facility
CN107478671B (zh) 三相泡沫发泡倍数和油面稳定性测试系统及其测试方法
CN205941424U (zh) 低压环境下燃烧热释放速率测试系统
CN208420820U (zh) 小型建材制品单体燃烧试验装置
Bryant et al. The NIST 3 megawatt quantitative heat release rate facility
CN110068763A (zh) 一种电池热安全性能及灭火系统综合检测平台
CN105894936A (zh) 一种煤矿井下外因火灾小尺寸模拟实验台
CN104614753B (zh) 一种连续测量介质表面氡析出率的方法和装置
Allason et al. Experimental studies of the behaviour of pressurised release of carbon dioxide
CN210863654U (zh) 一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置
CN102721791A (zh) 烟气排放连续监测系统的检定方法及检定装置
Amoah et al. Calibration of low-cost particulate matter sensors for coal dust monitoring
KR20120070087A (ko) 10㎿급 라지스케일 칼로리미터
CN212112722U (zh) 便携式感烟探测器检测装置
Subramanian et al. Studies on chemical speciation of sodium aerosols produced in sodium fire
CN107449864A (zh) 一种多场景电缆火灾烟气参数评测平台及评测方法
CN210270098U (zh) 一种电池热安全性能及灭火系统综合检测平台
CN210268705U (zh) 一种电池灭火系统综合检测平台
CN202720218U (zh) 烟气排放连续监测系统的检定装置
CN115445135A (zh) 一种拼接式地下综合管廊火灾实验装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination