CN201307109Y - 多参数耦合火蔓延试验装置 - Google Patents

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孙金华
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李�杰
张英
王青松
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Abstract

本实用新型涉及多参数耦合火蔓延试验装置。该装置包括风洞主体，其一端连接着整流段体，另一端伸入集烟罩；风洞主体内顶部设有辐射板，中部设有样品支架，两侧面设有观察窗，其外部、与样品支架对应设有摄像机；整流段体进口端内设有进风总管，进风总管的另一端分别连通着氧气管、氮气管和风管；氧气管、氮气管和风管分别连通氧气罐、氮气罐和风机；集烟罩顶部设有烟道，烟道出口处设有抽风机，烟道下部设有测试取样孔。本实用新型可以进行多参数耦合作用下火蔓延试验，对燃烧过程中的一些参数进行记录，且能够人为控制试验环境和试验条件。利用该装置可以进行许多有关火蔓延方面的研究，模拟可燃物在真实火灾场景中的燃烧现象并研究其燃烧特性。

Description

多参数耦合火蔓延试验装置
技术领域
本实用新型属于安全技术领域，具体涉及灾害燃烧的试验装置。
背景技术
固体可燃物表面火蔓延是森林火灾、建筑火灾以及工业火灾中普遍存在的现象，是火灾研究的一个基础问题。可燃物的燃烧除了和本身的一些性质相关外，还与燃烧的外加环境有着密切的关系。目前国内外关于温湿度、氧浓度、辐射强度等多参数耦合作用下固体可燃物表面火蔓延行为的研究还相当少。由于火灾场景的复杂性，压力、氧浓度、辐射强度、温度和湿度等因素将直接影响火蔓延行为及传热与传质过程，因此，研究温湿度、氧浓度、辐射强度等多参数共同作用下的固体可燃物表面火蔓延规律，科学地认识复杂条件下固体可燃物的燃烧过程和火蔓延特性，建立完善的火蔓延理论模型，不仅可以拓展和深化火灾科学理论体系，同时也可以为发展火灾防治技术提供理论支撑。
发明内容
为了研究温湿度、氧浓度、辐射强度等多参数共同作用下的固体可燃物表面火蔓延规律的需要，本实用新型提供一种多参数耦合火蔓延试验装置。
本实用新型的技术解决方案如下：
多参数耦合火蔓延试验装置包括水平设置的轴向两端开口的四棱柱筒状风洞主体17，风洞主体17一端连接着筒状整流段体11出口，另一端伸入集烟罩19内；
所述风洞主体17内顶部设有辐射板18，中部设有样品支架15，样品支架15下部设有开口14，风洞主体17侧面设有观察窗16，风洞主体17外部、与样品支架15对应设有摄像机13；
所述整流段体11内径向设有放射状导流板10，导流板10轴向两端面分别设有细铁丝网12；整流段体11进口端内设有进风总管，进风总管的另一端分别连通着氧气管、氮气管和风管；所述氧气管上设有氧气流量计4和氧气阀3，氧气管另一端连通着氧气罐1；所述氮气管上设有氮气流量计6和氮气阀5，氮气管另一端连通着氮气罐2；所述风管上设有风流量计9和风阀8，风管另一端连通着风机7；
集烟罩19顶部设有烟道20，烟道20出口处设有抽风机22，烟道20下部设有一个以上测试取样孔21。
所述四棱柱筒状风洞主体17内腔为1400mm×700mm×700mm，壁厚为2mm，材料为不锈钢板，内壁面敷设50mm厚的硅酸铝纤维毡。
所述导流板10中部为口字形孔，口字形孔外壁均布连接着放射状板。
所述细铁丝网12的目数为16目。
所述样品支架15为工作台状，样品支架15边缘分别设有安装孔。
所述烟道20下部设有三个测试取样孔21。
本实用新型提供了一种可以进行多参数耦合作用下火蔓延试验的装置，并能对燃烧过程中的一些参数进行记录，且能够人为控制试验环境和试验条件。通过对其燃烧过程的拍摄以及记录的数据进行分析，可以得到如火焰高度、火蔓延速率，辐射强度，烟气温度和成分等的变化资料。利用该装置可以进行许多有关火蔓延方面的研究，模拟可燃物在真实火灾场景中的燃烧现象并研究其燃烧特性；例如：模拟火灾环境中热辐射对火蔓延的影响；低氧浓度强辐射条件下火蔓延的特性；氧浓度和角度共同作用下的火蔓延现象的研究。
附图说明
附图1为本实用新型结构示意图。
附图2为导流片结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地说明。
实施例：
参见图1，多参数耦合火蔓延试验装置包括水平设置的轴向两端开口的四棱柱筒状风洞主体17内腔为1400mm×700mm×700mm，壁厚为2mm，材料为不锈钢板，内壁面敷设50mm厚的硅酸铝纤维毡；风洞主体17一端连接着筒状整流段体11出口，另一端伸入集烟罩19内；集烟罩开口为1200mm×1200mm，除了风洞主体17出气口一面外其他三面都用有机玻璃板进行封闭，以减少外界气流对风洞里面气流的影响；集烟罩19顶部连通着水平烟道20，烟道直径为990mm，烟道20出口处安装有抽风机22，烟道20下部设有三个测试取样孔21，测试取样孔21中分别安装了热电偶和烟气测量探头，用来测量生成烟气的温度和成分；抽风机22型号为SFGN03-4R，功率0.12kw，将烟气排出室外。
风洞主体17内顶部安装有辐射板18，中部安装有样品支架15，此样品支架15固定试验样品，调节高度和角度，样品支架15边缘预留了相应的孔，可以使用螺栓固定一些测量设备如热流计、热电偶等，另外还可以根据试验的需要加上一些其他测量设备，支架可以根据试验的需要进行调整和更换；样品支架15下部设有开口14，测量温度、热流等的设备通过此开口连接到相应记录仪上，进行试验数据的记录；风洞主体17两侧面分别设有观察窗16，观察窗16尺寸为400mm×300mm，处于风洞主体17壁面的中央，使用摄像机13透过观察窗拍摄火蔓延的全过程，另外观察窗还可以用于各种光学非接触测量方法，如用于速度测量的LDV、PIV方法和温度场测量的红外热场诊断等；风洞主体17外部、与样品支架15对应安装有摄像机13。
整流段体11内径向设有放射状导流板10，导流板10中部为口字形孔，口字形孔外壁均布连接着放射状板，见图2；导流板10轴向两端面分别安装有目数为16目的细铁丝网12，对气体进行整流后形成相对稳定的气流进入风洞主体17；整流段体11进口端内设有进风总管，进风总管的另一端分别连通着氧气管、氮气管和风管；空气在进风总管中和来自气瓶的氧气、氮气混合后进入整流段11，然后进入风洞主体17。
热电偶采用以Pt/Rh13-Pt为材料制作的微细热电偶作为温度测量元件，本装置中选用直径为0.1mm的热电偶丝，另外为了对热电偶进行固定以测量相关位置的温度，将热电偶丝穿过外径为3mm内径为1mm的陶瓷管，然后将陶瓷管固定在支架15上，热电偶的测量上限可达到1800℃，且具有很高的精度和灵敏度。18为辐射板，尺寸为500mm×600mm×50mm，最大辐射功率为60kw/m2，可以通过改变电流大小来实现其功率的调节，以达到需要的辐射功率。
氧气管上安装有氧气流量计4和氧气阀3，氧气管另一端连通着氧气罐1；氮气管上安装有氮气流量计6和氮气阀5，氮气管另一端连通着氮气罐2；风管上安装有风流量计9和风阀8，风管另一端连通着风机7，风机7为离心式风机，功率4.5kw；上述流量计型号为HGF-3000，测量范围为0.1-100Nm/s。
本实用新型的工作过程如下：首先，将待试验的可燃物固定在样品支架15上面，热电偶布置在需要测量温度的地方，进行温度的测量和记录，热流计也同样布置在需要测量热流量的位置，进行热流量的测量和记录。用线性点火器将可燃物点燃，调节支架、阀门、风机、辐射板等设备，以达到试验所需要的条件，调节摄像机13使试验样品在摄像机的拍摄范围之内，以便对可燃物的燃烧过程进行全程拍摄。可燃物刚被点燃时，燃烧相对不稳定，会对数据的测量带来一定的影响，一般等可燃物的火焰相对稳定后，再进行拍摄及相关数据的测量。

Claims (6)

1、多参数耦合火蔓延试验装置，其特征在于：包括水平设置的轴向两端开口的四棱柱筒状风洞主体(17)，风洞主体(17)一端连接着筒状整流段体(11)出口，另一端伸入集烟罩(19)内；
所述风洞主体(17)内顶部设有辐射板(18)，中部设有样品支架(15)，样品支架(15)下部设有开口(14)，风洞主体(17)侧面设有观察窗(16)，风洞主体(17)外部、与样品支架(15)对应设有摄像机(13)；
所述整流段体(11)内径向设有放射状导流板(10)，导流板(10)轴向两端面分别设有细铁丝网(12)；整流段体(11)进口端内设有进风总管，进风总管的另一端分别连通着氧气管、氮气管和风管；所述氧气管上设有氧气流量计(4)和氧气阀(3)，氧气管另一端连通着氧气罐(1)；所述氮气管上设有氮气流量计(6)和氮气阀(5)，氮气管另一端连通着氮气罐(2)；所述风管上设有风流量计(9)和风阀(8)，风管另一端连通着风机(7)；
集烟罩(19)顶部设有烟道(20)，烟道(20)出口处设有抽风机(22)，烟道(20)下部设有一个以上测试取样孔(21)。
2、根据权利要求1所述的多参数耦合火蔓延试验装置，其特征在于：所述四棱柱筒状风洞主体(17)内腔为1400mm×700mm×700mm，壁厚为2mm，材料为不锈钢板，内壁面敷设50mm厚的硅酸铝纤维毡。
3、根据权利要求1所述的多参数耦合火蔓延试验装置，其特征在于：所述导流板(10)中部为口字形孔，口字形孔外壁均布连接着放射状板。
4、根据权利要求1所述的多参数耦合火蔓延试验装置，其特征在于：所述细铁丝网(12)的目数为16目。
5、根据权利要求1所述的多参数耦合火蔓延试验装置，其特征在于：所述样品支架(15)为工作台状，样品支架(15)边缘分别设有安装孔。
6、根据权利要求1所述的多参数耦合火蔓延试验装置，其特征在于：所述烟道(20)下部设有三个测试取样孔(21)。
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