CN211455075U - 一种小尺寸隧道火灾模拟试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小尺寸隧道火灾模拟试验台，该小尺寸隧道火灾模拟试验台结构简单、安装方便、操作简单、成本低、安全可靠，环境污染小，对真实隧道的火灾场景的模拟度高，可供研究隧道内火灾的燃烧行为、烟气行为等，又具有很强的适用性；隧道主体内部添加陶瓷纤维防火板防火材料，前侧板为防火玻璃，密封嵌入玻璃框架内，可手动打开，相当于手动门，顶板的排烟口与风机相连，底板上设有轨道，上面放置可在轨道上移动的小车，小车中部设有模拟火源，可观察不同位置火灾情况，这使得对于隧道火灾烟气控制和温度分布规律的研究更为便捷、安全。

Description

一种小尺寸隧道火灾模拟试验台

技术领域

本发明涉及火灾安全技术领域，具体涉及一种小尺寸隧道火灾模拟试验台。

背景技术

地铁是现代城市重要的基础设施之一。地铁以其运量大、速度快、污染小、效率高、舒适且节省空间等特点而逐步成为城市中不可缺少的交通工具。目前，世界上已有40多个国家100多座城市建成了地铁等轨道交通系统，线路总长近一万公里。随着地铁的快速发展，地铁车站及车厢内部等已经成为人流密集的公共场所，其安全问题也受到了人们的极大关注。地铁系统一旦发生火灾、爆炸、恐怖袭击等灾害事故，将造成巨大的人员伤亡和财产损失，隧道内火灾发生时，在封闭狭长的空间内，内部人员不易疏散，外部救援力量进入也相对困难，积聚的高温烟气可能导致隧道结构损坏甚至坍塌，火灾烟气沿着隧道蔓延，烟气温度高，发烟量大、毒性气体浓度高，极大影响人员的安全疏散逃生。因此，隧道火灾时的烟气控制和温度分布规律等一直是工程领域研究的重点。

全尺寸实验对于还原真实的地铁区间隧道火灾结果以及确定其边界条件具有重要的现实意义。但进行全尺寸区间隧道火灾的实验费用较高，而且每次实验的周期长，危险性也很大，因此全尺寸实验难以大量开展。在小尺寸实验中，可以使用先进的测量系统测量各种物理参数，并且能重复进行各种复杂工况的试验。因此，小尺寸实验在研究火灾烟气流动的机理和性质方面有助于揭示问题的本质，且费用较低。

但是，目前常见的小尺寸隧道火灾实验平台存在着实验平台结构复杂、拼接困难、搭建耗时、空间占用体积大、保温绝热性能较弱、高温绝热性能弱、不便于监测观察等缺陷。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种小尺寸隧道火灾模拟试验台，该小尺寸隧道火灾模拟试验台结构简单、安装方便、操作简单、成本低、安全可靠，环境污染小，对真实隧道的火灾场景的模拟度高，可供研究隧道内火灾的燃烧行为、烟气行为等，又具有很强的适用性；隧道主体内部添加陶瓷纤维防火板防火材料，前侧板为防火玻璃，密封嵌入玻璃框架内，可手动打开，相当于手动门，顶板的排烟口与风机相连，底板上有轨道，上面放置可在轨道上移动的小车，小车中部设有模拟火源，可观察不同位置火灾情况，使得对于隧道火灾烟气控制和温度分布规律的研究更为便捷、安全。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种小尺寸隧道火灾模拟试验台，其特征在于，包括：隧道主体、火源装置、监测装置和排烟装置；其中，所述隧道主体包含依次焊接的多节子隧道，每节所述子隧道的底端设置有底座，每节所述子隧道具有顶板、底板、前侧板和后侧板，所述部分顶板上开设有排烟口，所述排烟口处与风机相连，所述底板上开设轨道，所述火源设在轨道上的小车上；所述火源装置包含酒精瓶和燃烧器；其中，所述燃烧器的形状与所述小车的形状相匹配，所述燃烧器是通过酒精瓶向其内部加入燃料；所述火源装置通过所述小车上的燃烧器向所述隧道主体内供火；所述监测装置包含照相机，所述照相机位于所述隧道主体外，所述照相机用于观察所述隧道主体内的火的燃烧情况；所述排烟装置包含变频风机、排烟管和集烟系统，所述变频风机设置于所述隧道主体的左右端，所述变频风机用于调节所述隧道主体内的风速。

根据本发明的小尺寸隧道火灾模拟试验系统，隧道主体由多节子隧道焊接而成，可以根据实际需要选取子隧道的节数，进而调节隧道主体的长度。如图1 所示，隧道主体由7节1.5m长的子隧道焊接而成，隧道主体宽1m、高0.65m，可以模拟1/15小尺寸地铁隧道。每节子隧道的底端安装有两个支撑座，支撑座为四边稳定支撑结构，支撑座通过焊接或螺栓依附于隧道墙壁，隧道主体的后侧板紧靠隧道墙壁。部分子隧道的顶板的中心线上开设有排烟口(排烟口的尺寸为30cm×30cm)，排烟口处装有变频风机，用于隧道主体内通风。火源设置在小车上的燃烧器上(燃烧器的尺寸为15cm×15cm)，由提供火源的酒精瓶将火源装置的燃烧器点燃，向隧道主体内供火。同时可以根据实际需求，将火源装置的燃烧器放入隧道主体内不同的位置，用于观察不同位置的起火点，隧道主体内的火灾的燃烧行为、烟气行为等。隧道主体的两端为纵向通风口，右端的通风口为敞开式。隧道主体两端的纵向通风口，用来研究隧道火灾烟气控制方法。燃烧器可通过提供火源的酒精瓶将其点燃，向隧道主体内供火。通过调节燃烧器伸入隧道主体内的高度，进而可根据实际火灾情景设置火焰燃烧面高度，便于模仿真实隧道的火灾场景，还原高度。隧道主体的前侧板一侧和右侧设置有多个照相机，通过照相机记录隧道主体内的燃烧情况。隧道主体的左端的第二节子隧道上方拼接有变频风机，通过调节频率大小来改变纵向通风速度，进而研究纵向通风对隧道火灾的影响。

本发明的小尺寸隧道火灾模拟试验台结构简单，安装方便，且对真实隧道的火灾场景的模拟度更高，便于研究着火点的位置、高度、风速等对隧道主体内火灾的影响情况，并通过监测装置记录相应情况，方便直观。

根据本发明的小尺寸隧道火灾模拟试验系统，顶板、底板和后侧板一体成型，厚度为1.2mm，由一整块不锈钢板材弯折而成，结构简单，安装方便，占用体积小，密封性好。

作为优选的，所述顶板、底板和后侧板分别为不锈钢材质，所述顶板、底板和后侧板内分别密封粘贴有陶瓷纤维防火板；所述前侧板为防火玻璃材质。

根据本发明的小尺寸隧道火灾模拟试验系统，顶板、底板和后侧板分别为不锈钢材质，顶板、底板和后侧板内分别密封粘贴有13mm厚陶瓷纤维防火板，陶瓷纤维防火板是一种优良的耐火材料，具有重量轻、耐高温、热容小、保温绝热性能良好、高温绝热性能良好、无毒性等优点。前侧板防火玻璃材质，前侧板厚5mm、长1.5m、宽0.65m，玻璃材质可供视觉观测实验现象。

作为优选的，所述监测装置还包含激光片光源，所述隧道主体的左端从左往右依次设置有变频风机和所述激光片光源，所述激光片光源用于监测隧道主体内的烟气流场。

根据本发明的小尺寸隧道火灾模拟试验台，激光片光源用于监测隧道主体内的烟气流场，观测烟气层的运动轨迹。

作为优选的，所述监测装置还包含热电偶，所述热电偶设置于隧道主体内，所述热电偶用于监测隧道主体内的温度。

根据本发明的小尺寸隧道火灾模拟试验台，每节子隧道的顶板纵向中心线上开设有温度探测孔，热电偶通过温度探测孔伸入隧道主体内1-2cm处，通过热电偶实时测量隧道主体内的温度情况。

作为优选的，所述监测装置还包含CO浓度探测器，所述CO浓度探测器设置于隧道主体内，所述CO浓度探测器用于监测隧道主体内的CO浓度。

根据本发明的小尺寸隧道火灾模拟试验台，每节子隧道的顶板纵向中心线上开设有浓度探测孔，CO浓度探测器通过浓度探测孔伸入隧道主体内1-2cm处，通过CO浓度探测器实时监测隧道主体内的CO浓度。

作为优选的，还包括数据采集仪，所述数据采集仪的第一信号输入端与所述热电偶的信号输出端电连接；所述数据采集仪的第二信号输入端与所述CO浓度探测器的信号输出端电连接。

根据本发明的小尺寸隧道火灾模拟试验台，数据采集仪用于实时记录热电偶获取的温度信息和CO浓度探测器获取的CO浓度信息，方便直观。

作为优选的，还包括接管，所述接管可连接细水雾喷头、干粉喷头，用于观察实验中灭火情况。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明的小尺寸隧道火灾模拟试验台的整体结构示意图；

图2是图1中隧道主体的立体结构示意图；

图3是图2中子隧道的结构示意图；

以上图中：1子隧道；2热电偶；3CO浓度探测器；4变频风机；5排烟管； 6支撑座；7照相机；8轨道；9前侧板结构；10小车；11顶板；12底板；13 燃烧器；14锁扣；15集烟罩；16隧道框架；17玻璃框架；18防火玻璃；19左端开口；20右端开口；21排烟口；22激光束片源；23接管。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。

参考图1-3，根据本发明的内容的实施例所提出的一种小尺寸隧道火灾模拟试验台，包括：隧道主体、火源装置、监测装置和排烟装置；其中，所述隧道主体包含依次焊接的多节子隧道1，每节所述子隧道1的底端设置有支撑座6，每节所述子隧道1具有顶板11、底板12、前侧板9和后侧板，所述部分顶板11 上开设有排烟口21，所述底板12上开设有轨道；所述火源装置包含小车10、酒精瓶和燃烧器13；其中，所述燃烧器13的形状与所述小车10的形状相匹配；所述火源装置通过所述小车上的燃烧器向所述隧道主体内供火；所述监测装置包含照相机7，所述照相机7位于所述隧道主体外，所述照相机7用于观察所述隧道主体内的燃烧情况；所述排烟装置包含变频风机4、排烟管5和集烟系统，所述变频风机4设置于所述隧道主体的部分顶板上方，所述变频风机4用于调节所述隧道主体内的风速。

在以上实施例中，隧道主体由多节子隧道1焊接而成，可以根据实际需要选取子隧道1的节数，进而调节隧道主体的长度。如图1所示，隧道主体由7 节1.5m长的子隧道1焊接而成，隧道主体宽1m、高0.65m，可以模拟1/15小尺寸地铁隧道。底座6于每一子隧道1下独立安装，底座6的四支柱分别布置在底座6的四角处，通过焊接或螺栓依附于隧道墙壁，隧道主体的后侧板紧靠隧道墙壁。部分子隧道1的顶板11的中心线上开设有排烟口21(排烟口21的尺寸为30cm×30cm)，排烟口处安装有变频风机，用于调节隧道主体内风速。隧道内的底板12上设置有轨道8，轨道上的小车和燃烧器向隧道内供火(燃烧器13 的尺寸为15cm×15cm)。同时可以根据实际需求，将火源装置的燃烧器13和小车移动到隧道主体内不同的位置，用于观察不同位置的起火点，隧道主体内的火灾的燃烧行为、烟气行为等。隧道主体两端的纵向通风口19、20，用来研究隧道火灾烟气控制方法。隧道主体的前侧板9一侧和右侧设置有多个照相机7，通过照相机7记录隧道主体内的火的燃烧情况。隧道主体的左端的第二节子隧道1拼接有变频风机4，通过调节频率大小来改变纵向通风速度，进而研究纵向通风对隧道火灾的影响。

本发明的小尺寸隧道火灾模拟试验台结构简单，安装方面，且对真实隧道的火灾场景的模拟度更高，便于研究着火点的位置、高度、风速等对隧道主体内火灾的影响情况，并通过监测装置记录相应情况，方便直观。

参考图1-3，根据本发明的一个实施例，所述顶板11、底板12和后侧板一体成型；所述前侧板9的上端与所述底板12铰接，所述前侧板9的上端通过锁扣14与所述顶板11连接。

在以上实施例中，顶板11、底板12和后侧板一体成型，厚度为1.2mm，由一整块不锈钢板材弯折而成，结构简单，安装方便，占用体积小，密封性好。

根据本发明的一个实施例，所述顶板11、底板12和后侧板分别为不锈钢材质，所述顶板11、底板12和后侧板内分别密封粘贴有陶瓷纤维防火板；所述前侧板9为防火玻璃材质。

在以上实施例中，顶板11、底板12和后侧板分别为不锈钢材质，顶板11、底板12和后侧板内分别密封粘贴有6mm厚陶瓷纤维防火板，陶瓷纤维防火板是一种优良的耐火材料，具有重量轻、耐高温、热容小、保温绝热性能良好、高温绝热性能良好、无毒性等优点。前侧板9防火玻璃材质，前侧板9厚5mm、长 1.5m、宽0.65m玻璃材质可供视觉观测实验现象。在每一子隧道1的隧道框架 16上沿设有一锁扣14，打开锁扣14，防火玻璃18和玻璃框架17可自上而下旋转开启，以在在隧道主体进行实验前准备工作，如热电偶3布置，CO浓度探测器2的布置等。完成后，抬起防火玻璃18和玻璃框架17，再用锁扣14紧固。

参考图1-2，根据本发明的一个实施例，所述监测装置还包含热电偶3，所述热电偶3设置于隧道主体内，所述热电偶3用于监测隧道主体内的温度。

在以上实施例中，每节子隧道1的顶板11纵向中心线上开设有温度探测孔，热电偶3通过温度探测孔伸入隧道主体内1-2cm处，通过热电偶3实时测量隧道主体内的温度情况。

参考图1-2，根据本发明的一个实施例，所述监测装置还包含CO浓度探测器2，所述CO浓度探测器2设置于隧道主体内，所述CO浓度探测器2用于监测隧道主体内的CO浓度。

在以上实施例中，每节子隧道1的顶板11纵向中心线上开设有浓度探测孔， CO浓度探测器2通过浓度探测孔伸入隧道主体内1-2cm处，通过CO浓度探测器 2实时监测隧道主体内的CO浓度。

参考图1-2，根据本发明的一个实施例，所述监测装置还包含激光片光源 22，所述隧道主体的左端从左往右依次设置有变频风机4和所述激光片光源22，所述激光片光源22用于监测隧道主体内的烟气流场。

在以上实施例中，激光片光源22用于监测隧道主体内的烟气流场，观测烟气层的运动轨迹。

根据本发明的一个实施例，还包括数据采集仪，所述数据采集仪的第一信号输入端与所述热电偶3的信号输出端电连接；所述数据采集仪的第二信号输入端与所述CO浓度探测器2的信号输出端电连接。

在以上实施例中，数据采集仪用于实时记录热电偶3获取的温度信息和CO 浓度探测器2获取的CO浓度信息，方便直观。

参考图2，根据本发明的一个实施例，还包括接管23，所述接管23设置于所述隧道主体中间位置处。

在以上实施例中，接管可连接细水雾喷头、干粉喷头等，用于观察实验中灭火情况。

虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种小尺寸隧道火灾模拟试验台，其特征在于，包括：隧道主体、火源装置、监测装置和排烟装置；

其中，所述隧道主体左右两端设置开口(19、20)，隧道主体包含依次焊接的多节子隧道(1)，每节所述子隧道(1)的底端设置有底座(6)，每节所述子隧道(1)具有顶板(11)、底板(12)、前侧板(9)和后侧板，所述部分顶板(11)上开设有排烟口(21)，所述排烟口(21)处与变频风机(4)相连，所述底板(12)上开设轨道(8)，所述火源设在轨道上的小车上(10)；

所述火源装置包含小车(10)、酒精瓶和燃烧器(13)；其中，所述燃烧器(13)的形状与所述小车(10)的形状相匹配，所述燃烧器(13)是通过酒精瓶往里放入燃料；所述火源装置通过所述小车上的燃烧器(13)向所述隧道主体内供火；

所述监测装置包含照相机(7)、CO浓度探测器(2)、激光片光源(22)和热电偶(3)，所述照相机(7)位于所述隧道主体外，所述照相机(7)用于观察所述隧道主体内的火的燃烧情况；

所述排烟装置包含变频风机(4)、排烟管(5)和集烟系统，所述变频风机(4)设置于所述隧道主体的部分顶板上端与排烟管(5)相连，所述变频风机(4)用于调节所述隧道主体内的风速，排烟管上有排烟阀，可在0-90度之间调节叶片与水平面之间的夹角，0度时处于关闭状态，此时不排烟；90度时与水平面垂直，此时排烟量最大；随着角度的增大，排烟量也在增加，从而达到控制排烟量大小的效果，所述集烟罩(15)设置在所述模拟隧道距离火源较远一端的外部。

2.根据权利要求1所述的小尺寸隧道火灾模拟试验台，其特征在于，所述顶板(11)、底板(12)和后侧板一体成型；所述前侧板(9)的下端与所述底板(12)铰接，所述前侧板(9)的上端通过锁扣(14)与所述顶板(11)连接。

3.根据权利要求2所述的小尺寸隧道火灾模拟试验台，其特征在于，所述顶板(11)、底板(12)和后侧板分别为不锈钢材质，所述顶板(11)、底板(12)和后侧板内分别密封粘贴有陶瓷纤维防火板；所述前侧板(9)由防火玻璃(18)密封嵌入玻璃框架(17)组成，前侧板(9)可自上而下旋转开启，关闭状态下通过隧道框架上沿的锁扣(14)紧固。

4.根据权利要求1所述的小尺寸隧道火灾模拟试验台，其特征在于，所述监测装置还包含热电偶(3)，所述热电偶(3)设置于隧道主体内，所述热电偶(3)用于监测隧道主体内的温度。

5.根据权利要求1所述的小尺寸隧道火灾模拟试验台，其特征在于，所述监测装置还包含CO浓度探测器(2)，所述CO浓度探测器(2)设置于隧道主体内，所述CO浓度探测器(2)用于监测隧道主体内的CO浓度。

6.根据权利要求1所述的小尺寸隧道火灾模拟试验台，其特征在于，还包括数据采集仪，所述数据采集仪的第一信号输入端与所述热电偶(3)的信号输出端电连接；所述数据采集仪的第二信号输入端与所述CO浓度探测器(2)的信号输出端电连接。

7.根据权利要求1所述的小尺寸隧道火灾模拟试验台，其特征在于，所述排烟装置中的集烟系统包括集烟罩(15)和排烟管(5)，设置在所述模拟隧道距离火源较远一端的外部。

8.根据权利要求1所述的小尺寸隧道火灾模拟试验台，其特征在于，所述监测装置还包含激光片光源(22)，所述隧道主体的左端从左往右依次设置有变频风机(4)和所述激光片光源(22)，所述激光片光源(22)用于监测隧道主体内的烟气流场。

9.根据权利要求1所述的小尺寸隧道火灾模拟试验台，其特征在于，所述监测装置还包含接管(23)，所述接管(23)设置于隧道主体内，所述接管(23) 可接细水雾喷头、干粉喷头，用于观察灭火情况。

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