CN114674584A - 一种用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，属于池火灾事故技术领域，所述实验装置包括实验舱，实验舱侧壁上设置有观察窗，顶部设置有泄爆窗；实验舱内布置有燃烧池，燃烧池内盛有实验所需的可燃液体；燃烧池旁设置有用于点燃可燃液体的点火器；实验舱内还布置有称重装置、压力传感器、温度传感器和热流密度计，分别用于为实验提供可燃液体的质量变化、实验舱内的压力/温度/热流强度等重要数据；实验舱上还布置有通风系统，能够改变进排风方向和位置。本发明提供的实验装置能够用于研究有限空间内池火灾事故的特点及其产生的后果，为厂房、设备室以及油库等建筑提供火灾安全技术支持。
Description
技术领域
本发明属于池火灾事故技术领域，具体涉及一种用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置。
背景技术
工业生产过程中不可避免的会贮存、利用或生产一些可燃液体，而这些可燃液体在由某种工况下发生泄漏，其在室内地面上流淌并汇聚在低洼处形成池面，一旦引燃便引发了池火灾事故。池火灾事故直接或间接地影响与安全相关的建(构)筑物、系统和部件。在火灾事故下，高温环境会破坏建筑设施，甚至进一步引发爆炸事故。火灾中产生的热辐射和大量有毒有害的烟尘将直接导致火灾附近的人员伤亡。
为研究有限空间内池火灾事故的特点及其产生的后果，需设计一种专用的实验装置，为厂房、设备室以及油库等建筑提供火灾安全技术支持。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，采用该装置能够为厂房、设备室以及油库等建筑提供火灾安全技术支持。
为达到以上目的，本发明采用的一种技术方案是：
一种用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，包括实验舱，所述实验舱的侧壁上设置有观察窗，顶部设置有泄爆窗；所述实验舱内布置有燃烧池，所述燃烧池内盛有实验所需的可燃液体；所述燃烧池旁设置有用于点燃所述可燃液体的点火器；
所述实验舱内还布置有称重装置、压力传感器、温度传感器、热流密度计、通风系统和监控设备，其中：
所述称重装置置于实验舱内的地面上所述燃烧池之下，用于称量实验过程中所述燃烧池内可燃液体的质量变化；
所述压力传感器布置在所述实验舱侧壁上，用于测量所述实验舱内外的压差；
所述温度传感器悬挂在所述实验舱内不同位置，用于测量所述实验舱内不同位置的温度；
所述热流密度计布置在所述燃烧池周围，用于测量不同位置的热辐射强度、热对流强度、热传导强度或总的传热速率；
所述通风系统布置在所述实验舱上，能够改变进排风方向和位置，实现不同位置的上侧进风下侧排风或下侧进风上侧排风功能；
所述监控设备布置于所述实验舱外观察窗处，用于实时记录所述实验舱内的燃烧情况。
进一步，如上所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，所述实验舱的舱壁采用耐高温防护结构，具体为：
所有舱壁夹层采用厚度为1.5-2cm耐1300℃高温的龟甲网胶泥，外层覆盖钢板，外层和夹层之间由支撑梁连接固定；实验舱顶部和四个侧壁内层采用高密度陶瓷纤维板覆盖，由铆钉固定；实验舱底部内层采用耐火砖覆盖；舱壁外层表面涂覆重防腐涂层，防止氧化生锈。
进一步，如上所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，所述泄爆窗采用耐高温材料，当所述实验舱内压力超过设定压力时，所述泄爆窗能够自动打开以便卸载实验舱内的压力。
进一步，如上所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，所述燃烧池置于实验舱内中心位置，外形为圆盘状，通过采用不同直径的燃烧池可实现不同尺度的燃烧实验。
进一步，如上所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，所述点火器采用电火花点火方式。
进一步，如上所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，所述称重装置外设置有隔热保护。
进一步，如上所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，所述温度传感器以热电偶树的形式悬挂在实验舱内不同位置，所述温度传感器的类型为K型热电偶。
进一步，如上所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，根据实验需要能够自由调节所述热流密度计到所述燃烧池中心的距离。
进一步，如上所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，所述实验舱外还布置有自动灭火装置，所述实验舱内预留有自动灭火装置接口。
进一步，如上所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，所述实验装置可被整体吊装和运输。
采用本发明所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，具有以下显著的技术效果：
1、大尺度的燃烧装置能更准确地模拟火灾时的事故情景；
2、可接入气溶胶监测仪、烟气分析仪等设备，实现包括温度、压力、热流密度、烟气浓度、气溶胶粒径分布等多参数的联合测量；实验结果可以用于分析大空间火灾时温度场分布、多点的压力情况、热辐射数据以及模拟较大空间内的烟气扩散行为和气溶胶沉积分布情况；
3、该装置可用于分析工程尺度火灾事故情景和事故后果，满足大空间密闭和不同通风速率下的火灾事故情景的模拟以及灭火试验测试能力，为火灾事故的通风缓解对策和灭火技术研究提供试验条件；
4、该装置具有较高的结构强度，可整体吊装和运输；能够用于模拟密闭空间的较高气压和低气压的火灾事故情景，包括爆燃工况；
5、实验舱舱壁采用耐高温防护结构，内表面耐1200℃高温；在进行最大量程的燃烧实验时，舱壁最外层温度低于50℃。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的一种用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置的结构示意图；
图2为舱壁结构示意图；
图中：1-实验舱；2-观察窗；3-泄爆窗；4-燃烧池；5-点火器；6-称重装置；7-压力传感器；8-温度传感器；9-热流密度计；10-监控设备；11-自动灭火装置。
具体实施方式
下面结合具体的实施例与说明书附图对本发明进行进一步的描述。
图1示出了本发明实施例提供的一种用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置的结构示意图，该实验装置的主体为实验舱1，实验舱1的侧壁上设置有观察窗2，顶部设置有泄爆窗3，实验舱内布置有燃烧池4、点火器5、称重装置6、压力传感器7、温度传感器8、热流密度计9、监控设备10和通风系统，其中：
实验舱1的长宽高为6×4×5m。有限空间中的火灾存在着尺度效应，相比于较小尺度的燃烧实验装置，较大尺度的燃烧装置更能准确地模拟火灾时的事故情景。
实验舱1的主体框架采用Q235普通碳素结构钢，实验舱1的规格详见表1。该装置实重约40吨，可移动，能够实现整体吊装和运输，使用者可根据需求自由选择放置场地。由于具有较高的结构强度，可以用于模拟密闭空间的较高气压和低气压的火灾事故情景，包括爆燃工况。
实验舱1的舱壁采取耐高温隔热的“三明治”结构，舱壁结构示意图参见图2所示，实验舱的所有舱壁夹层采用厚度为1.5-2cm耐1300℃高温的龟甲网胶泥，外层覆盖厚度为6-16mm的钢板，外层和夹层之间由支撑梁连接固定；实验舱顶部和四个侧壁内层采用厚度为100mm的高密度陶瓷纤维板覆盖，由铆钉固定；实验舱底部内层采用耐火砖覆盖。如此，可实现实验舱1的内表面在1200℃的灼烧条件不破坏；在进行最大量程的燃烧实验条件下，实验舱1的最外层表面温度低于50℃。实验舱舱壁外表面涂覆重防腐涂层，防止产生氧化生锈，保证其在户外任意地方不加防护措施时的长期稳定。
实验舱侧壁的观察窗2采用20mm厚的石英玻璃，并用12mm厚的不锈钢框架压紧，用于实验人员实时观察实验舱内的燃烧情况，以及监控设备透过观察窗2实时记录实验舱内的燃烧情况。
实验舱顶部设置有多个耐高温的泄爆窗3，用于当实验舱内压力超过设定压力时，自动打开以便卸载实验舱内的压力，保证实验安全。本实施例中，实验舱内可承受的压力范围为负压3000Pa-正压1000Pa，设置了两个耐高温的泄爆窗3，尺寸为1000×1000mm2。
实验舱舱壁上还设置有风烟道、出入门、手扶梯等；地面预留有称重装置通信通道、点火器电源线通道等。
表1实验舱规格
燃烧池4置于实验舱1内中心位置，外形为圆盘状，池内盛有实验所需的可燃液体，通过采用不同直径的燃烧池4可实现不同尺度的燃烧实验。本实施例中，燃烧池4采用304不锈钢材质制成，高5cm，最大直径为1m。
点火器5置于燃烧池4旁，用于点燃燃烧池4内的可燃液体。本实施例中，点火器5采用电火花点火的方式，其工作电压为220V，输出功率为25W。
称重装置6置于实验舱内的地面中心位置燃烧池之下，用于称量实验过程中燃烧池4内可燃液体的质量变化。称重装置6外设置有隔热保护，防止实验过程中的热冲击影响称重装置的工作精度，同时保证其不被烧毁，达到长期稳定运行的目的。本实施例中，称重装置为大量程天平，量程为0～100kg，精度为1g。
压力传感器7布置在实验舱侧壁面中轴线上，用于测量实验舱内外的压差。本实施例中，压力传感器7的量程为±1000Pa。
温度传感器8以热电偶树的形式悬挂在实验舱内不同位置，用于测量实验舱内不同位置的温度。本实施例中，温度传感器8的类型为K型热电偶，测量温度范围为0～1300K，数量为120个，温度分辨率为0.1℃。
热流密度计9布置在燃烧池4周围，用于测量不同位置的热辐射强度、热对流强度、热传导强度或总的传热速率，可根据实验需要自由调节热流密度计9到燃烧池9中心的距离。
监控设备10布置于实验舱外观察窗2处，用于实时记录实验舱内的燃烧情况。本实施例中，监控设备10的分辨率≥1920×1080，帧率≥1500FPS。
实验舱内的电缆和数据线埋入地下，从称重装置6的底部引出。
通风系统(图1未示出)布置在实验舱上，包括进风管组、排风管组和排烟管组，外界新风通过进风管组进入实验舱1内，然后从排风管组排出，可燃液体燃烧产生的烟雾通过排烟管组排出实验舱1。本发明中的通风系统能够灵活改变进排风方向及位置，从而实现不同位置的上侧进风下侧排风或下侧进风上侧排风。本实施例中，通风系统能提供的最大风量为1200m3/h。
实验舱1外还布置有自动灭火装置11，实验舱1内预留有自动灭火装置接口，实验后自动灭火装置11连接自动灭火装置接口将实验舱内火焰熄灭。
本发明提供的一种用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，采用较大尺度的燃烧装置，能更准确地模拟火灾时的事故情景；可接入气溶胶监测仪、烟气分析仪等设备，实现包括温度、压力、热流密度、烟气浓度、气溶胶粒径分布等多参数的联合测量；实验结果可以用于分析大空间火灾时温度场分布、多点的压力情况、热辐射数据以及模拟较大空间内的烟气扩散行为和气溶胶沉积分布情况；可用于分析工程尺度火灾事故情景和事故后果，满足大空间密闭和不同通风速率下的火灾事故情景的模拟以及灭火试验测试需求，为火灾事故的通风缓解对策和灭火技术研究提供试验条件。
上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，其特征在于，所述实验装置包括实验舱(1)，所述实验舱(1)的侧壁上设置有观察窗(2)，顶部设置有泄爆窗(3)；所述实验舱内布置有燃烧池(4)，所述燃烧池(4)内盛有实验所需的可燃液体；所述燃烧池(4)旁设置有用于点燃所述可燃液体的点火器(5)；
所述实验舱内还布置有称重装置(6)、压力传感器(7)、温度传感器(8)、热流密度计(9)、通风系统和监控设备(10)，其中：
所述称重装置(6)置于实验舱内的地面上所述燃烧池之下，用于称量实验过程中所述燃烧池(4)内可燃液体的质量变化；
所述压力传感器(7)布置在所述实验舱侧壁上，用于测量所述实验舱内外的压差；
所述温度传感器(8)悬挂在所述实验舱内不同位置，用于测量所述实验舱内不同位置的温度；
所述热流密度计(9)布置在所述燃烧池(4)周围，用于测量不同位置的热辐射强度、热对流强度、热传导强度或总的传热速率；
所述通风系统布置在所述实验舱(1)上，能够改变进排风方向和位置，实现不同位置的上侧进风下侧排风或下侧进风上侧排风功能；
所述监控设备(10)布置于所述实验舱外观察窗(2)处，用于实时记录所述实验舱内的燃烧情况。
2.根据权利要求1所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，其特征在于，所述实验舱(1)的舱壁采用耐高温防护结构，具体为：
所有舱壁夹层采用厚度为1.5-2cm耐1300℃高温的龟甲网胶泥，外层覆盖钢板，外层和夹层之间由支撑梁连接固定；实验舱顶部和四个侧壁内层采用高密度陶瓷纤维板覆盖，由铆钉固定；实验舱底部内层采用耐火砖覆盖；舱壁外层表面涂覆重防腐涂层，防止氧化生锈。
3.根据权利要求2所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，其特征在于，所述泄爆窗(3)采用耐高温材料，当所述实验舱内压力超过设定压力时，所述泄爆窗(3)能够自动打开以卸载实验舱内的压力。
4.根据权利要求3所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，其特征在于，所述燃烧池(4)置于实验舱(1)内中心位置，外形为圆盘状，通过采用不同直径的燃烧池(4)可实现不同尺度的燃烧实验。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，其特征在于，所述点火器(5)采用电火花点火方式。
6.根据权利要求5所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，其特征在于，所述称重装置(6)外设置有隔热保护。
7.根据权利要求6所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，其特征在于，所述温度传感器(8)以热电偶树的形式悬挂在实验舱内不同位置，所述温度传感器(8)的类型为K型热电偶。
8.根据权利要求7所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，其特征在于，根据实验需要能够自由调节所述热流密度计(9)到所述燃烧池(4)中心的距离。
9.根据权利要求8任一项所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，其特征在于，所述实验舱(1)外还布置有自动灭火装置(11)，所述实验舱(1)内预留有自动灭火装置接口。
10.根据权利要求6-9任一项所述的用于模拟有限空间内池火灾的大尺度移动式实验装置，其特征在于，所述实验装置可被整体吊装和运输。
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| CN114674584B (zh) | 2024-06-14 |
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