CN216696138U - 一种可调弧度构型的保温板材燃烧特性测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种可调弧度构型的保温板材燃烧特性测试装置，可调弧度构型的保温板材燃烧特性测试装置具体包括弧形支撑板组、电子天平、变频风机、激光片光源、电动可调底座、第一摄像装置、第二摄像装置、第三摄像装置、第一辐射热流计、第二辐射热流计、风速仪和热电偶，弧形支撑板组包括不同弧度的弧形支撑板的组合，能够模拟多种弧度建筑墙体构型。作为模拟墙体的弧形支撑板组不但在造型时方便快捷,且可精确调整,能够快速搭建出拟研究的各种复杂现代建筑墙体结构,具有较好的可操作性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及材料测试领域，特别是一种可调弧度构型的保温板材燃烧特性测试装置。
背景技术
在近三十年来全球环保建筑、绿色建筑的飞速推动下,建筑墙体保温板材已经广泛应用到建筑领域及各相关行业之中,这类板材一方面能提高建筑整体节能性,另一方面还能起到部分装饰的作用,已然在人们的生活家居中产生了巨大影响。但与此同时,作为建筑保温板材的原材料通常是高分子聚合物,如软质聚氨酯(FPU)泡沫板、硬质聚氨酯(RPU)泡沫板、挤塑式聚苯乙烯(XPS)泡沫板等。这些材料由大量的碳氢元素构成,如不作特殊处理,本身极易燃烧,由此引发的重特大火灾事故正逐年增加。专利201320457285.2提到一种外加可调节恒定辐射条件下的保温材料火蔓延特性实验装置,是将保温板材竖直放置用以模拟建筑外立面保温板,并可通过外界的辐射加热板产生变化的辐射环境用于模拟火灾场景下的火焰辐射,以此测试和研究火场中的建筑外立面保温板材火蔓延特性。目前,关于建筑保温板材火灾及燃烧行为的研究方法和装置中,大都是针对单一板材或单一构型的情况,因此现有的测试装置已经限制了建筑火灾安全科学的发展及对相关燃烧规律的深入分析现有技术存在以下缺点：
1、保温板材的布设方式较为单一，已经不能全面体现现代建筑复杂多样的几何构型；
2、环境参量或边界条件不够完善,例如无法体现环境风对于凹凸构型建筑墙体火灾的影响。
实用新型内容
为了解决现有技术中测试场景单一、测试数据不完善的技术问题，本实用新型提出一种可调弧度构型的保温板材燃烧特性测试装置。
为此，本实用新型提出的可调弧度构型的保温板材燃烧特性测试装置具体包括弧形支撑板组、电子天平、变频风机、激光片光源、电动可调底座、第一摄像装置、第二摄像装置、第三摄像装置、第一辐射热流计、第二辐射热流计、风速仪和热电偶；
底台放置于所述电子天平上，在所述电子天平的一侧设置所述变频风机，在所述弧形支撑板组靠近所述变频风机的一侧设置所述激光片光源,所述激光片光源固定于所述电动可调底座上，在所述弧形支撑板组靠近所述变频风机的一侧架设所述第一摄像装置和所述第一辐射热流计,在所述弧形支撑板组远离所述变频风机的一侧架设所述第二摄像装置和所述第二辐射热流计，在所述弧形支撑板组远离所述变频风机的一侧架设所述第三摄像装置,所述第三摄像装置设置于所述第二摄像装置的上方，在所述弧形支撑板组的上方按照陈列设置多个所述热电偶；
所述弧形支撑板组包括不同弧度的弧形支撑板的组合，能够模拟多种弧度建筑墙体构型。
进一步地，通过设置于所述弧形支撑板的上下两侧边上的两个轨道槽使不同弧度的所述弧形支撑板通过侧边相连接,组成所述弧形支撑板组。
进一步地，所述弧形支撑板的凹槽内两端及中点位置分别设置滚轮,三个滚轮依次分别嵌入所述轨道槽的轨道上。
进一步地，在所述轨道槽下的所述弧形支撑板的两侧分别连接一个限位螺栓, 两个限位螺栓在所述轨道槽上的限位孔上。
进一步地，在所述轨道槽的两端边上分别焊接两个支撑杆，所述支撑杆与支撑杆支座固定连接，所述支撑杆在所述轨道槽下部中点位置与支撑底座固定连接，通过三个所述支撑杆支座可将上方的所述弧形支撑板固定在所述底台上。
进一步地，所述变频风机的出风口的尺寸涵盖所述弧形支撑板组的垂直平面投影。
进一步地，所述变频风机的水平出风均匀且风速通过控制单元实现精确控制, 通过所述风速仪来标定所述变频风机产生的流场流速。
进一步地，所述激光片光源发射出的光为水平激光片光，所述水平激光片光的发射角与范围包裹所述弧形支撑板组的水平横截面和下游流场,用于高清摄像机的俯拍。
进一步地，所述电子天平、所述风速仪、各个热电偶、所述第一辐射热流计和所述第二辐射热流计均连接数据采集装置,通过控制装置进行远程实时数据采集与显示
一种基于上述可调弧度构型的保温板材燃烧特性测试装置的测试方法，具体包括如下步骤：
S1、用两组弧形支撑架组搭建预定待模拟的建筑墙体构型；
S2、开启所述第-摄像装置、所述第二摄像装置、所述第三摄像装置、所述第一辐射热流计以及所述第二辐射热流计，所述第一摄像装置和所述第二摄像装置分别记录迎风面与背风面的火焰物理图像,所述第三摄像装置在所述激光片光源对燃烧烟雾的散射作用下，拍摄记录背风面下游的流场结构,所述第一辐射热流计和所述第二辐射热流计分别记录迎风面与背风面的火焰辐射强度,热电偶阵列对燃烧过程中火焰及烟气羽流的温度进行全程记录，所述第一辐射热流计、所述第二辐射热流计以及所述热电偶阵列均发送数据至数据采集装置进行实时采集。
相对于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
作为模拟墙体的弧形支撑板组不但在造型时方便快捷,且可精确调整,能够快速搭建出拟研究的各种复杂现代建筑墙体结构,具有较好的可操作性和可靠性。
在本实用新型的一些实施例中，还具有如下有益效果：
(1)上轨道槽配合其上的限位孔,可以为弧形支撑板的不同弧度情况下的限位螺栓提供精准且稳定的支撑；
(2)利用电子天平可实时记录保温板材在燃烧过程中的质量变化,结合热电偶阵列的温度演化数据,可研究横向风速作用下,建筑墙体保温板材受热或火灾中的热重特性；
(3)利用激光片光源在不同水平面上对燃烧烟气的散射,可以更好的观察钝体扰流与燃烧共同作用下的下游流场结构变化。
附图说明
图1是本实用新型实施例测试装置的整体结构示意图；
图2是本实用新型实施例保温板材的引燃方式示意图；
图3是本实用新型实施例弧形支撑板组在弧度为75°时的组合示意图；
图4是本实用新型实施例弧形支撑板组在弧度为105°时的组合示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型实施例提出的可调弧度构型的保温板材燃烧特性测试装置包括弧形支撑板组100、电子天平112、变频风机113、激光片光源115、电动可调底座116、第一摄像装置117、第二摄像装置118、第三摄像装置119、第一辐射热流计120、第二辐射热流计121、风速仪122和热电偶123。
弧形支撑板组100至少包括一个弧形支撑板101，通过设置于弧形支撑板101 的上下两侧边上的两个轨道槽102使不同弧度的弧形支撑板101通过侧边相连接, 组成一弧形支撑板组100。弧形支撑板101的下侧边中间设置滚轮103，弧形支撑板101的凹槽内两端及中点位置分别设置滚轮103,三个滚轮103依次分别嵌入下轨道槽102的轨道105上，在轨道槽102下的弧形支撑板101的两侧分别连接一个限位螺栓107,两个限位螺栓107在轨道槽102上的限位孔109上，在轨道槽102两端边上分别焊接两个支撑杆104，支撑杆104与支撑杆支座106固定连接，支撑杆在轨道槽102下部中点位置与支撑底座106固定连接，通过三个支撑杆支座106可将上方的弧型构型固定在底台108上，具体地，轨道槽102在调整好弧度后,通过移动,将限位螺栓107锁定在限位孔109上，限位孔109在轨道槽102上呈曲线分布。如图2-4所示，弧形支撑板组100包括不同弧度的弧形支撑板101的组合,用来调整弧形支撑板组的弧度，通过多种组合方式模拟多种弧度建筑墙体构型，将与弧形支撑板101尺寸相同的保温板材200通过铁丝201 覆盖在弧形支撑板的外表面,用于模拟建筑墙体外立面保温板材200。通过电热丝点火器206引燃保温板材200,电热点火器的功率与点火位置通过控制单元实现精准控制。
在本实施例中,弧形支撑板101具体为高120cm、弧度(30°、45°、60°)、半径120cm、厚3mm的钢板,还可以使用其他弧度以及其他材料构成的弧形支撑板 101,不以此限定本实用新型的保护范围。
底台108放置于电子天平112上,电子天平112测量的是保温板材200在引燃后,发生阴燃或明火燃烧过程中的质量变化，在电子天平112的一侧设置变频风机113,变频风机113距离底台108中心的水平距离为1.5m,变频风机113的出风口114的尺寸为高lm、宽0.8m，出风口114的尺寸涵盖弧形支撑板组100的构型中保温板材200的垂直平面投影，出风口114的风速范围为0至5m/s,变频风机113的水平出风均匀且风速通过控制单元实现精确控制,通过风速仪122来标定变频风机113产生的流场流速，在弧形支撑板组100靠近变频风机113的一侧设置激光片光源115,激光片光源115固定于电动可调底座116上,使得激光片光源115做升降调节,激光片光源115发射出的片光具体为水平激光片光，激光片光源115水平发射片光,片光的发射角与范围包裹所有状态下的保温板材200 的水平横截面和下游流场,用于高清摄像机的俯拍。
在弧形支撑板组100靠近变频风机113的一侧距保温板材200一定距离处架设第一摄像装置117和第一辐射热流计120，同样的,在弧形支撑板组100远离变频风机113的一侧架设有第二摄像装置118和第二辐射热流计121，第一摄像装置117、第二摄像装置118、第一辐射热流计120和第二辐射热流计121分别用于记录保温板材200燃烧过程中迎风面及背风面的火焰形态及辐射强度，在弧形支撑板组100远离变频风机113的一侧架设有第三摄像装置119,第三摄像装置119设置于第二摄像装置118的上方,用于俯拍经激光片光散射成像后的火灾烟气产物流场，在弧形支撑板101的上方按照陈列设置多个热电偶123,用于测量火焰及烟气羽流的温度场。
电子天平112、风速仪122、各个热电偶123、辐射热流计均连接数据采集装置,并输出信号至数据采集装置,通过控制装置进行远程实时数据采集与显示。
一种基于上述可调弧度构型的保温板材燃烧特性测试装置的测试方法，具体包括如下步骤：
S1、搭建预定待模拟的建筑墙体构型,用两组弧形支撑架组形成弧形的模拟建筑构架，通过各个限位螺栓107调节至预定构型,具体地，选用弧度为45°的弧形支撑板两块、弧度为30°的弧形支撑板四块、弧度为60°的弧形支撑板两块，通过本实施例中的弧形简体构型模拟典型办公楼外墙,保温板材200通过铁丝依次分别固定在8个弧形支撑板101上,模拟墙体保温板材200,同时将热电偶 123阵列调整至构型竖向中轴线上,将激光片光源115通过电动可调底座116调整至构型的中部。
S2、测试时,开启第-摄像装置117、第二摄像装置118、第三摄像装置119、第一辐射热流计120以及第二辐射热流计121，利用电热丝点火器206从构型的下部中央进行点火,通过功率控制形成阴燃火,电子天平112记录燃料燃烧的质量变化,第一摄像装置117和第二摄像装置118分别记录构型迎风面与背风面的火焰物理图像,第三摄像装置119在激光片光源115对燃烧烟雾的散射作用下，拍摄记录背风面下游的流场结构,此外第一辐射热流计120和第二辐射热流计分别记录构型迎风面与背风面的火焰辐射强度,热电偶123阵列对燃烧过程中火焰及烟气羽流的温度进行全程记录，电子天平112、第一辐射热流计120、第二辐射热流计121以及热电偶123阵列均发送数据至数据采集装置进行实时采集。
相较于现有技术,本实用新型的技术方案具备以下有益效果:
(1)作为模拟墙体的弧形支撑板组不但在造型时方便快捷,且可精确调整,能够快速搭建出拟研究的各种复杂现代建筑墙体结构,具有较好的可操作性和可靠性；
(2)上轨道槽配合其上的限位孔,可以为弧形支撑板的不同弧度情况下的限位螺栓提供精准且稳定的支撑；
(3)电热丝点火器的功率可调节,从而可以形成不同的引燃形式,如从数量上可单火点、多火点引燃，从燃烧状态上又可阴燃、明火引燃等；
(4)利用电子天平可实时记录保温板材在燃烧过程中的质量变化,结合热电偶阵列的温度演化数据,可研究横向风速作用下,建筑墙体保温板材受热或火灾中的热重特性；
(5)利用激光片光源在不同水平面上对燃烧烟气的散射,可以更好的观察钝体扰流与燃烧共同作用下的下游流场结构变化；
(6)可用于模拟各种复杂建筑墙体保温板材的火灾性能测试,可望为未来此类标准的建立提供依据。
以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围。应当指出，对于本技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型设计结构及原理的前提下对本实用新型方案所作的等同变化都视作本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种可调弧度构型的保温板材燃烧特性测试装置，其特征在于,具体包括弧形支撑板组、电子天平、变频风机、激光片光源、电动可调底座、第一摄像装置、第二摄像装置、第三摄像装置、第一辐射热流计、第二辐射热流计、风速仪和热电偶；
底台放置于所述电子天平上，在所述电子天平的一侧设置所述变频风机，在所述弧形支撑板组靠近所述变频风机的一侧设置所述激光片光源,所述激光片光源固定于所述电动可调底座上，在所述弧形支撑板组靠近所述变频风机的一侧架设所述第一摄像装置和所述第一辐射热流计,在所述弧形支撑板组远离所述变频风机的一侧架设所述第二摄像装置和所述第二辐射热流计，在所述弧形支撑板组远离所述变频风机的一侧架设所述第三摄像装置,所述第三摄像装置设置于所述第二摄像装置的上方，在所述弧形支撑板组的上方按照陈列设置多个所述热电偶；
所述弧形支撑板组包括不同弧度的弧形支撑板的组合，能够模拟多种弧度建筑墙体构型。
2.根据权利要求1所述的保温板材燃烧特性测试装置，其特征在于，通过设置于所述弧形支撑板的上下两侧边上的两个轨道槽使不同弧度的所述弧形支撑板通过侧边相连接,组成所述弧形支撑板组。
3.根据权利要求2所述的保温板材燃烧特性测试装置，其特征在于，所述弧形支撑板的凹槽内两端及中点位置分别设置滚轮,三个滚轮依次分别嵌入所述轨道槽的轨道上。
4.根据权利要求3所述的保温板材燃烧特性测试装置，其特征在于，在所述轨道槽下的所述弧形支撑板的两侧分别连接一个限位螺栓,两个限位螺栓在所述轨道槽上的限位孔上。
5.根据权利要求4所述的保温板材燃烧特性测试装置，其特征在于，在所述轨道槽的两端边上分别焊接两个支撑杆，所述支撑杆与支撑杆支座固定连接，所述支撑杆在所述轨道槽下部中点位置与支撑底座固定连接，通过三个所述支撑杆支座可将上方的所述弧形支撑板固定在所述底台上。
6.根据权利要求1所述的保温板材燃烧特性测试装置，其特征在于，所述变频风机的出风口的尺寸涵盖所述弧形支撑板组的垂直平面投影。
7.根据权利要求6所述的保温板材燃烧特性测试装置，其特征在于，所述变频风机的水平出风均匀且风速通过控制单元实现精确控制,通过所述风速仪来标定所述变频风机产生的流场流速。
8.根据权利要求1所述的保温板材燃烧特性测试装置，其特征在于，所述激光片光源发射出的光为水平激光片光，所述水平激光片光的发射角与范围包裹所述弧形支撑板组的水平横截面和下游流场,用于高清摄像机的俯拍。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的保温板材燃烧特性测试装置，其特征在于，所述电子天平、所述风速仪、各个热电偶、所述第一辐射热流计和所述第二辐射热流计均连接数据采集装置,通过控制装置进行远程实时数据采集与显示。
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