CN212622348U - 一种双火源对冲水平火蔓延实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双火源对冲水平火蔓延实验装置，包括有水平设置用于记录保温板材燃烧时质量变化的滴落台，滴落台的底端放置在高精度电子天平上，滴落台上放置有保温板材，保温板材的上面分别分布有热电偶陈列，保温板材的上端面中部上安装有辐射热流计，保温板材的两端分别安装有电热丝点火器，保温板材的正上方架设有皮托管、正上方高清DV和烟气分析仪，保温板材的一侧安装有风箱，风箱与滴落台一侧架设有风速仪，滴落台的另一侧架设有侧方高清DV。本实用新型结构可以模拟在真实的自然条件下，屋顶保温材料多处着火产生的双火源的水平对冲现象，可研究在外界存在自然风的情况下两火焰对空气的卷吸作用的相互影响结果。

Description

一种双火源对冲水平火蔓延实验装置

技术领域：

本实用新型涉及建筑屋顶保温板材两侧同时点燃时火焰的火蔓延情况以及建筑顶层屋面保温板材选型结构设计等领域，主要涉及一种双火源对冲水平火蔓延实验装置。

背景技术：

进入21世纪以来，国家各行业都在进行高速发展，能源消耗也在与日俱增，尤其是在建筑行业的能源消耗占到了全国能耗的三分之一，而我国新建建筑数量还在不断增加，因此建筑行业推行全面节能改造刻不容缓，对建筑外墙保温板材的研究也倍受关注。

现阶段有机保温材料如聚苯乙烯、聚氨酯等因其优越的保温性能而得到广泛应用，但是这些有机保温材料通常自身具有可燃性，中间的保温材料遇到高温或者明火就会发生燃烧并且迅速蔓延，火焰燃烧的过程中不断向上蔓延直到燃烧至楼顶区域，火焰由垂直方向的蔓延转变为位于屋顶区域的各个方向水平对冲的火蔓延情况；甚至在雷雨天气，过高的建筑容易遭到雷电的轰击，瞬间产生的高温足以使保温材料剧烈燃烧；一些城乡结合部居民住在平房里，其房顶有些是用可燃材料建造的，起火后，火势极易烧到顶棚，沿屋顶可燃物迅速蔓延，造成火灾扩大蔓延，导致建筑倒塌破坏。

屋顶着火不仅容易造成屋面坍塌，影响室内人员逃生和进行救援，而且屋顶着火极易迅速蔓延到周边建筑形成连绵的特大火灾，对人员和财产造成重大损失和破坏，产生恶劣的社会影响。如2019年4月19日早上7时52分，俄罗斯紧急情况部克拉斯诺亚尔斯克边疆区坎斯克市一栋五层住宅楼的屋顶发生大火，过火面积近2000平方米。2019年5月4日18时47分，西安市灞桥区纺织城一印社区发生火灾，起火系一印社区西区2号楼3层，过火面积约火720平方米。着火建筑物建于上世纪五十年代，总高三层，屋顶为木质结构，第三层全部过火，部分屋顶坍塌。

在自然条件下，屋顶起火在下部起火，雷电导致火灾，其它火灾场所蔓延过来等情况下都可能产生多个方向的起火源头，所以就可能产生双火源甚至多火源水平火蔓延的情况发生。在有自然风的情况下，火源对冲产生对气流的卷吸作用，会与火蔓延行为形成交互反馈。从而最终将改变屋顶保温材料的火蔓延发展特性、热反馈强度、羽流湍流结构、烟气温度场与流场、烟气产物及其输运规律。

实用新型内容：

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种双火源对冲水平火蔓延实验装置，用以研究在存在侧向风的环境下，保温板材双火源对冲燃烧火蔓延行为的影响。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种双火源对冲水平火蔓延实验装置，包括有水平设置用于记录保温板材燃烧时质量变化的滴落台，所述滴落台的底端放置在高精度电子天平上，所述滴落台上放置有保温板材，所述保温板材的上面分别分布有热电偶陈列，所述保温板材的上端面中部上安装有辐射热流计，所述保温板材的两端分别安装有电热丝点火器，所述保温板材的正上方架设有皮托管、正上方高清DV和烟气分析仪，所述保温板材的一侧安装有风箱，所述风箱与滴落台一侧架设有风速仪，所述滴落台的另一侧架设有侧方高清DV。

所述保温板材通过铁钉水平固定在滴落台上，所述滴落台为石膏板。

所述的热电偶陈列均匀分布在保温板材上面，其前后两排等间距对称分布，所述辐射热流计放置在中部的热电偶上方。

所述的皮托管通过支撑铁架架设，所述支撑铁架的两端分别固定在滴落台的两侧，所述皮托管的另一端通过软管连接至差压变送器。

所述风箱为可变风速的风箱，其一侧设有朝向滴落台水平均匀出风的出风口。

所述的热电偶陈列用于测量燃烧时不同时间、不同位置的火焰温度变化，所述辐射热流计可以测量左右两个方向火焰燃烧时火焰的辐射强度，差压变速器用于测量板材双火点燃烧时产生烟气的流速大小，所述正上方高清DV和侧方高清 DV用于记录下保温板材整体和一侧各自的火焰物理图像，所述烟气分析仪用于测定燃烧过程中双火源燃烧产生的上升烟气的主要成分，所述风速仪用于实时测出吹到实验板材表面的风速，高精度电子天平、差压变速器、风速仪，布设的热电偶体系以及辐射热流计等，其输出信号均接入数据采集仪，通过计算机软件进行实时数据采集与显示。

其原理是：整个装置放置于高精度电子天平上，在装置的对称中心顶部和侧方分别放置一台高清DV，用于记录保温板材整个对冲过程和其中一侧各自的火焰变化形态、烟气产生快慢以及热熔滴落现象。

所述风箱的出风口尺寸需要足够大，以便涵盖各种所述构型中保温材料的垂直平面投影，使流场均匀包覆在所述构型周围所述差压变速器可以用来测定燃烧过程中双火源燃烧产生的烟气流速。

本实用新型的优点是：

(1)本装置可以模拟在真实的自然条件下，屋顶保温材料多处着火产生的双火源的水平对冲现象，可研究在外界存在自然风的情况下两火焰对空气的卷吸作用的相互影响结果。

(2)本装置可以模拟本实用新型通过热电偶、等多种仪器的耦合，可实现燃烧过程中多项数据的实时监测，配合DV摄录，进行多种工况下火蔓延现象试验，与传统试验相比，本实用新型整合多种试验设备、模拟多种试验工况，不仅更加实用便捷，而且测量数据更加全面，精度更高。

(3)本装置可以对厚度不同的多种保温板材进行实验分析，更能排除随机性，得出更加真实的实验结果。

(4)利用差压变送器可以随时测出产生的烟气流速，实时分析燃烧状况以及燃烧程度，结合高精度电子天平实时记录保温材料燃烧过程中的质量损失，可以进一步研究保温材料燃烧时产生的烟气多少与变化规律。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的侧视图。

图3为本实用新型的俯视图。

图中：1为正上方高清DV；2为高精度电子天平；3为滴落台；4为保温板材；5为支撑铁架；6为烟气分析仪；7为皮托管；8为辐射流量计；9为铁钉； 10为热电偶阵列；11为风箱；12为风速仪，13为高清DV支架，14为侧方高清 DV。

具体实施方式：

下面将结合图1至图3说明本实用新型的具体实施方式，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但不作为对本实用新型的限制。

一种双火源对冲水平火蔓延实验装置，包括有水平设置用于记录保温板材燃烧时质量变化的滴落台3，滴落台是尺寸为1200*300*50mm的石膏板，所述滴落台3的底端放置在高精度电子天平2上，所述滴落台3上放置有保温板材4，保温板材4通过铁钉水平固定在滴落台3上，所述保温板材4的上面分别分布有热电偶陈列10，所述保温板材4的上端面中部上安装有辐射热流计8，所述保温板材4的两端分别安装有电热丝点火器，所述保温板材的正上方架设有皮托管7、正上方高清DV1和烟气分析仪6，皮托管7通过支撑铁架5架设，支撑铁架5的两端分别固定在滴落台3的两侧，所述皮托管的另一端通过软管连接至差压变送器，正上方高清DV1通过高清DV支架13架设，所述保温板材4的一侧安装有风箱11，所述风箱11与滴落台一侧架设有风速仪12，所述滴落台3的另一侧架设有侧方高清DV14，进行观察右侧火源，拍摄记录不同厚度板材在燃烧时受到不同风速耦合作用的影响下，双火源燃烧的火焰高度、火焰方向、烟气流动以及熔融滴落现象。

在一侧的高处手持烟气分析仪6进行测算烟气成分，滴落台3下方设置有高精度电子天平2，可以记录保温板材燃烧时的质量变化，在保温板材上面均匀分布着热电偶阵列10，热电偶在实验板材的前后两排等间距对称分布，一排5根，有2排，共10根，用于测量燃烧时不同时间、不同位置的火焰温度变化，中间的热电偶上方设置有辐射热流计8，可以测量左右两个方向火焰燃烧时火焰的辐射强度。

左侧设置有一台风箱11，风箱11为可变风速的风箱，其水平出风均匀且出风口距离实验燃烧平台的水平距离为1.5m，整个风箱尺寸为2m高、0.8m宽，使得实验中左侧火源能够收到左侧的均匀送风，而水平出风的风速由放置在风箱前方的高精度风速仪12进行测定，可以实时测出吹到实验板材表面的风速。

测试时，开启所述高清DV1和DV14，开启左侧风箱11，开启所述辐射热流计8，随后利用点火器从保温板材的两端同时进行点火；此时，所述高精度电子天平2将记录保温板材燃烧时的质量变化，所述高清DV14与DV1也可以记录下保温板材整体与右侧两个火蔓延全程的火焰物理图像；所述辐射热流计8可分别记录所述保温板材两个方向蔓延的火焰燃烧时的火焰辐射强度；所述热电偶阵列 10可以对燃烧过程中火焰的温度进行全程记录；差压变速器可以测出两个火源在风速影响下烟气产生的流速。完成一次实验后再去调节风箱出风口风速的大小，测出在各种不同风速影响下保温板材双向火源对冲时的气流压力等数据，然后通过高精度电子天平2、辐射热流计8、热电偶阵列10等测量信号均接入数据采集卡进行实时采集质量，热辐射，温度的数据，最后找出其中的特性与规律，完成一组风速实验后更换不同厚度的板材再次在不同风速的情况下进行实验，采集数据。

本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种双火源对冲水平火蔓延实验装置，其特征在于：包括有水平设置用于记录保温板材燃烧时质量变化的滴落台，所述滴落台的底端放置在高精度电子天平上，所述滴落台上放置有保温板材，所述保温板材的上面分别分布有热电偶陈列，所述保温板材的上端面中部上安装有辐射热流计，所述保温板材的两端分别安装有电热丝点火器，所述保温板材的正上方架设有皮托管、正上方高清DV和烟气分析仪，所述保温板材的一侧安装有风箱，所述风箱与滴落台一侧架设有风速仪，所述滴落台的另一侧架设有侧方高清DV。

2.根据权利要求1所述的双火源对冲水平火蔓延实验装置，其特征在于：所述保温板材通过铁钉水平固定在滴落台上，所述滴落台为石膏板。

3.根据权利要求1所述的双火源对冲水平火蔓延实验装置，其特征在于：所述的热电偶陈列均匀分布在保温板材上面，其前后两排等间距对称分布，所述辐射热流计放置在中部的热电偶上方。

4.根据权利要求1所述的双火源对冲水平火蔓延实验装置，其特征在于：所述的皮托管通过支撑铁架架设，所述支撑铁架的两端分别固定在滴落台的两侧，所述皮托管的另一端通过软管连接至差压变送器。

5.根据权利要求1所述的双火源对冲水平火蔓延实验装置，其特征在于：所述风箱为可变风速的风箱，其一侧设有朝向滴落台水平均匀出风的出风口。

6.根据权利要求4所述的双火源对冲水平火蔓延实验装置，其特征在于：所述的热电偶陈列用于测量燃烧时不同时间、不同位置的火焰温度变化，所述辐射热流计可以测量左右两个方向火焰燃烧时火焰的辐射强度，差压变速器用于测量板材双火点燃烧时产生烟气的流速大小，所述正上方高清DV和侧方高清DV用于记录下保温板材整体和一侧各自的火焰物理图像，所述烟气分析仪用于测定燃烧过程中双火源燃烧产生的上升烟气的主要成分，所述风速仪用于实时测出吹到实验板材表面的风速，高精度电子天平、差压变速器、风速仪，布设的热电偶体系以及辐射热流计等，其输出信号均接入数据采集仪，通过计算机软件进行实时数据采集与显示。

Images