CN2811985Y - 一种在中庭模型的火灾实验中的动态释热速率测量装置 - Google Patents

Abstract

一种在中庭模型的火灾实验中的动态释热速率测量装置，该装置包括燃油托盘和最终托住该燃油托盘的称重装置；在中庭模型中的不同高度位置还安装了一串温度传感器或热电偶。该装置中的称重装置为力传感器；在该力传感器与燃油托盘之间隔有绝热材料层。该力传感器和那一串温度传感器或热电偶与同一套数据采集系统联接，该数据采集系统与一台微型计算机相联。本实用新型能对火灾实验中的释热速率进行动态测量，并能根据需要，进行参数监控、参数录制和参数分析等。配上输出装置(显示器和打印机)后，还能显示、回放和保存历史记录。

Description

一种在中庭模型的火灾实验中的动态释热速率测量装置

技术领域

本实用新型涉及对火灾过程的模拟研究时所用的测量装置，具体讲是在中庭模型的火灾实验中用到的“释热速率”测量装置。

背景技术

中庭就是高层建筑内部在竖直方向上具有一层或者连续贯通数层的封顶的大型空间。由于中庭结构的特殊性，使传统建筑物所采用的防排烟技术受到了挑战。因此，必须针对中庭防火技术进行其火灾理论与实验研究，这对制定中庭防火技术方案和消防安全设计是十分重要的。而无论是消防工程的设计，还是火灾过程的模拟研究，首先需要确定火灾大小，即在按适当的比例缩小的中庭模型中模拟出一个“设计火灾”。设计火灾通常又是以火源释热速率(heat release rate)的大小来描述的——火灾过程中燃烧着的材料在单位时间内放出的热量，单位为kJ/s(即kW)。实验可采用柴油、汽油、煤油等作火源(大多采用柴油)，按照质量损耗率法来确定。其计算式为 $\stackrel{\·}{Q}=q\·\mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{m}$ (也就是认定 $\stackrel{\·}{Q}\∝\mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{m}$ )。计算式中：——火源释热速率；kW

——柴油燃烧过程中单位时间内的消耗量；kg/s

q——单位质量的柴油的热值(42,000kJ/kg)

然后再根据物理模型的相似关系，计算出原型建筑的释热速率。

然而，目前在中庭模型的火灾实验中，该释热速率的测量均是静态的。即测量多少质量的柴油、在多少时间内燃烧完，再通过前述公式计算得出。由于中庭模型的火灾实验，并不仅限于火源释热速率，还需要通过布置在中庭模型内一串热电偶树，通过数据采集系统获取燃烧过程的温度分布(以确定烟气的分布和影响)。这种温度分布是随着燃烧过程的变化而变化的，也就是动态的。因此，在目前只能测量静态的释热速率的情况下，还没法测得这种温度分布与动态的释热速率对应的关系。

实用新型内容

本实用新型的目的是，设计出一种在中庭模型的火灾实验中，能对火源释热速率进行实时监控、动态测量的装置。

实现所述目的的是这样一种在中庭模型的火灾实验中的动态释热速率测量装置，该装置包括燃油托盘和最终托住该燃油托盘的称重装置。也就是说，该组成部分与静态测量的基本相同。在中庭模型中的不同高度位置还安装了一串温度传感器或热电偶。其改进之处是，该装置中的称重装置为力传感器；为保证力传感器不会受到燃油燃烧时所产生高温的不利影响，在该力传感器与燃油托盘之间隔有绝热材料层。

与现有的静态测量相比较，把称重装置改为力传感器后，测量者就能根据需要，在选定的合理的时间间隔时刻，测量燃油在该时刻所剩下的或燃烧掉的燃油了。这样，就实现了所谓的动态测量、尤其是可以测量瞬时值；就能与那一串温度传感器或热电偶所测得的温度参数对应地作出供分析、研究的数据了。該绝热材料层确保力传感器和相应的引线不受高温的影响。

进一步的改进是，该力传感器和那一串温度传感器或热电偶与同一套数据采集系统联接，该数据采集系统与一台微型计算机相联。也就是说，进一步的改进把传感器技术与计算机技术结合在了一起。这样，不但能进行实时的动态测量，而且，可以通过计算机设定合理的采样间隔，进行系统校零、参数监控、参数录制和参数分析等。配上输出装置(显示器和打印机)后，还能显示、回放和保存历史记录。

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1——中庭模型示意图

图2——本实用新型的一种装置图

图3——本实用新型的另一种装置图

图4——本实用新型的又一种装置图

图5——本实用新型的再一种装置图

图6——本实用新型的测量框图

具体实施方式

实施例1(参考图1、2)：

一种在中庭模型1的火灾实验中的动态释热速率测量装置3，该装置3包括燃油托盘31和最终托住该燃油托盘31的称重装置。在中庭模型1中的不同高度位置还安装了一串温度传感器或热电偶2。本例的称重装置是力传感器中的一类——压力传感器34。该压力传感器34与燃油托盘31之间隔有绝热材料层32。具体结构是，该压力传感器34支撑着一根移动杆33，该移动杆33(向上穿过一个导向套331)支撑在绝热材料层32的下方，再由该绝热材料层32支撑着所述燃油托盘31。

实施例2(参考图1、3)：

一种在中庭模型1的火灾实验中的动态释热速率测量装置3，该装置3包括燃油托盘31和最终托住该燃油托盘31的称重装置。在中庭模型1中的不同高度位置还安装了一串温度传感器或热电偶2。本例的称重装置是力传感器中的一类——桥式剪切力传感器34′。该桥式剪切力传感器34′与燃油托盘31之间隔有绝热材料层32。具体结构是，该桥式剪切力传感器34′的一端被固定在固定座341上，其另一端(即悬臂端)的取样部位上支撑着一根移动杆33，该移动杆33(向上穿过一个导向套331)支撑在绝热材料层32的下方，再由该绝热材料层32支撑着所述燃油托盘31。

实施例3(参考图1、5)：

本例与实施例1的基本相同，相同的部分不赘述。区别的方面是，其中被压力传感器34支撑的移动杆33，是向上穿过绝热材料层32的一个导向孔而直接支撑着燃油托盘31的。

实施例4(参考图1、4)：

本例与实施例2的基本相同，相同的部分不赘述。区别的方面是，其中被支撑在桥式剪切力传感器34′悬臂端的取样部位上的移动杆33，是向上穿过绝热材料层32的一个导向孔而直接支撑着燃油托盘31的。

显然，在实施例1至实施例4中，其基本的必要技术特征是相同的。它们中有差别的结构，可以根据中庭模型的具体尺寸、燃油托盘31大小等条件和其他要求选用。

作为对上述各例的补充、或说进一步的性能改进(参考图6)，把其中的力传感器(压力传感器34或桥式剪切力传感器34′)和那一串温度传感器或热电偶2与同一套数据采集系统4联接，该数据采集系统4与一台微型计算机5相联。在数据采集系统4中包括有程控放大器和A/D转换器。更进一步的，在该数据采集系统4和微型计算机5中还联接有显示器和打印机(由于显见，图中未画)。具体的联接是，力传感器和温度传感器2通过接插件与数据采集系统4相联，数据采集系统4再通过RS232串行口与微型计算机5相联，各项操作由微型计算机5操作软件实现(当然，某些操作也可以在数据采集系统4上设置按键来实现)。本具体实施方式中数据采集系统4控制软件在Windows(98、2000或XP)中文操作系统下运行。微型计算机5的软件开发采用Microsoft公司的Visual Basic 6.0，其操作方法与Windows应用程序一致。VB具有动态数据交换(DDE)、对象链接与嵌入(OLE)、支持动态链接库(DLI)、对数据库的操作管理以及API函数功能，对于系统的后台数据管理和通信传输十分有利。为了实时测量，该数据采集系统4的单片机采用汇编语言编写。汇编语言全部软件采用模块化的方法设计，主要包括人机对话模块、显示模块、数字量计算模块、A/D转换模块、速率计算模块等。软件可实现定时采样，包括系统自检及参数设置、选定通道号、力传感器类型选取、采样间隔、显示模式、系统校零、参数监控、参数录制等，并能进行存储、回放和处理，得出测量结果，根据需要将结果输出和打印。

Claims (6)

1、一种在中庭模型的火灾实验中的动态释热速率测量装置，该装置(3)包括燃油托盘(31)和最终托住该燃油托盘(31)的称重装置；在中庭模型(1)中的不同高度位置还安装了一串温度传感器或热电偶(2)，其特征在于，所述称重装置是力传感器；在该力传感器与所述燃油托盘(31)之间隔有绝热材料层(32)。

2、根据权利要求1所述的在中庭模型的火灾实验中的动态释热速率测量装置，其特征在于，所述力传感器是压力传感器(34)；该压力传感器(34)支撑着一根移动杆(33，该移动杆(33)支撑在所述绝热材料层(32)的下方，该绝热材料层(32)支撑着所述燃油托盘(31)。

3、根据权利要求1所述的在中庭模型的火灾实验中的动态释热速率测量装置，其特征在于，所述力传感器是桥式剪切力传感器(34′)；该桥式剪切力传感器(34′)的一端被固定在固定座上，其另一端的取样部位上支撑着一根移动杆(33)，该移动杆(33)支撑在所述绝热材料层(32)的下方，该绝热材料层(32)支撑着所述燃油托盘(31)。

4、根据权利要求1所述的在中庭模型的火灾实验中的动态释热速率测量装置，其特征在于，所述力传感器是压力传感器(34)；该压力传感器(34)支撑着一根移动杆(33)，该移动杆(33)向上穿过所述绝热材料层(32)的一个导向孔而直接支撑着所述燃油托盘(31)。

5、根据权利要求1所述的在中庭模型的火灾实验中的动态释热速率测量装置，其特征在于，所述力传感器是桥式剪切力传感器(34′)；该桥式剪切力传感器(34′)的一端被固定在固定座上，其另一端的取样部位上支撑着一根移动杆(33)，该移动杆(33)向上穿过所述绝热材料层(32)的一个导向孔而直接支撑着所述燃油托盘(31)。

6、根据权利要求1～5中之一所述的在中庭模型的火灾实验中的动态释热速率测量装置，其特征在于，所述力传感器和那一串温度传感器或热电偶(2)与同一套数据采集系统联接，该数据采集系统与一台微型计算机相联。

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