本實(shí)用新型屬于火焰蔓延實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種火焰蔓延模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

背景技術(shù)：

火焰在固體可燃物上的蔓延是火災(zāi)中最常見(jiàn)的現(xiàn)象，同時(shí)也是火災(zāi)研究的一個(gè)基礎(chǔ)性問(wèn)題，科學(xué)地認(rèn)識(shí)固體可燃物表面的燃燒機(jī)制和火蔓延機(jī)理是火災(zāi)科學(xué)研究的重要內(nèi)容，對(duì)于我們了解火災(zāi)的發(fā)展和演化有著重要的指導(dǎo)意義。有關(guān)火蔓延的主要參數(shù)有火焰蔓延速度、火焰形態(tài)以及火焰蔓延溫度和熱流，對(duì)于水平表面火蔓延，火焰主要受到浮力的作用，此時(shí)火焰是豎直向上的。但是在有風(fēng)或者沿傾斜表面蔓延時(shí)，火焰會(huì)受到強(qiáng)迫對(duì)流或浮力誘導(dǎo)自然對(duì)流的作用，使得火焰向固體表面傾斜，這樣就會(huì)改變火焰向固體表面的傳熱過(guò)程，從而改變火蔓延行為。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于改變固體可燃物角度、氣流速度、空氣濕度和輻射強(qiáng)度等多參數(shù)耦合作用下固體可燃物表面火蔓延行為的研究還相當(dāng)少，并且在改變材料放置角度的時(shí)候，多數(shù)實(shí)驗(yàn)使用鉚釘?shù)?，破壞了?shí)驗(yàn)材料的完整性；或者放置于金屬或者保溫材料上，加入了不必要的外界傳熱干擾因素；又或者支架系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)性能不夠，無(wú)法進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種火焰蔓延模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其設(shè)計(jì)新穎合理，固定固體可燃物時(shí)不破壞材料本身結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)確定輻射強(qiáng)度、傾斜角度、風(fēng)速和空氣濕度對(duì)火焰蔓延影響，并可實(shí)時(shí)對(duì)煙氣成分分析，便于推廣使用。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種火焰蔓延模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：包括用于模擬固體可燃物燃燒火焰蔓延的實(shí)驗(yàn)裝置和用于自動(dòng)記錄并控制所述實(shí)驗(yàn)裝置工作的控制終端，所述實(shí)驗(yàn)裝置包括順次連通的空氣加濕室、燃燒室和集煙室，所述空氣加濕室內(nèi)設(shè)置有水槽、伸入到水槽內(nèi)的霧化器和用于檢測(cè)空氣加濕室內(nèi)濕度的濕度傳感器，燃燒室內(nèi)設(shè)置有調(diào)節(jié)固體可燃物實(shí)驗(yàn)角度的旋轉(zhuǎn)支架和設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)支架底部的電子秤，燃燒室頂部設(shè)置有輻射板，輻射板上安裝有電熱絲加熱管，集煙室底部設(shè)置有煙塵顆粒收集板，集煙室頂部設(shè)置有集煙罩，集煙罩頂部安裝有排氣扇和激光煙氣分析儀，空氣加濕室內(nèi)連接燃燒室的一側(cè)底部設(shè)置有臺(tái)階，濕度傳感器位于臺(tái)階上部且吊掛在空氣加濕室的頂部?jī)?nèi)側(cè)，空氣加濕室外設(shè)置有將霧化器產(chǎn)生的濕度空氣吹向固體可燃物的風(fēng)機(jī)，燃燒室外設(shè)置有用于觀(guān)測(cè)固體可燃物燃燒火焰形態(tài)的高清攝像機(jī)；

所述控制終端包括工控機(jī)和與工控機(jī)相接用于設(shè)置參數(shù)閾值并顯示圖像信息的觸摸屏，工控機(jī)的輸出端接有用于調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)輸出風(fēng)量的風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，濕度傳感器、高清攝像機(jī)、電子秤和激光煙氣分析儀均將采集的數(shù)據(jù)傳輸至工控機(jī)，電熱絲加熱管、霧化器和排氣扇均由工控機(jī)控制。

上述的一種火焰蔓延模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：所述固體可燃物為立方體結(jié)構(gòu)，固體可燃物的長(zhǎng)、寬、厚分別為70cm、30cm和1.5cm，固體可燃物沿長(zhǎng)度方向每隔8cm～15cm插入一個(gè)用于檢測(cè)火焰溫度的熱電偶，各熱電偶實(shí)時(shí)將采集的數(shù)據(jù)傳輸至工控機(jī)，工控機(jī)內(nèi)集成有時(shí)鐘模塊記錄各熱電偶采集的火焰前鋒到達(dá)時(shí)刻。

上述的一種火焰蔓延模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)支架包括底座、安裝在底座兩端的支柱和轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在支柱頂部的安裝框架，所述安裝框架內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)用于夾持固體可燃物的角鐵，所述安裝框架上套裝有可沿所述安裝框架長(zhǎng)度方向移動(dòng)的支撐架，支撐架上設(shè)置有兩個(gè)相對(duì)安裝且用于緊貼固體可燃物的夾具，所述夾具包括滑動(dòng)安裝在支撐架上且長(zhǎng)度可調(diào)的夾桿和設(shè)置在夾桿前端的夾板，兩個(gè)角鐵的兩端分別設(shè)置有用于固定角鐵寬度的壓桿，支柱通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述安裝框架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，支柱上安裝有手搖桿。

上述的一種火焰蔓延模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：所述底座通過(guò)角撐與支柱固定連接。

上述的一種火焰蔓延模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：所述角鐵上附著有耐火石膏。

上述的一種火焰蔓延模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：所述支柱與所述安裝框架轉(zhuǎn)動(dòng)連接位置處安裝有用于測(cè)量所述安裝框架轉(zhuǎn)動(dòng)角度的旋轉(zhuǎn)量角器，旋轉(zhuǎn)量角器圓心位置處安裝有垂針，所述旋轉(zhuǎn)量角器與所述安裝框架可360°轉(zhuǎn)動(dòng)。

上述的一種火焰蔓延模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：所述控制終端還包括用于采集風(fēng)機(jī)產(chǎn)生氣流的風(fēng)速傳感器，所述排氣扇為抽出式排氣扇，熱電偶為鎳硅型熱電偶。

上述的一種火焰蔓延模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：所述空氣加濕室、燃燒室和集煙室均為透明耐高溫試驗(yàn)箱。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置順次連通的空氣加濕室、燃燒室和集煙室對(duì)火焰蔓延的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在空氣加濕室中設(shè)置臺(tái)階阻擋風(fēng)量向固體可燃物之外的位置吹散，保證了固體可燃物上氣流流量，效率高；通過(guò)可旋轉(zhuǎn)360°的安裝框架帶動(dòng)固體可燃物轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)輻射板、風(fēng)機(jī)和霧化器可為火焰蔓延提供多種實(shí)驗(yàn)條件，可實(shí)現(xiàn)確定輻射強(qiáng)度、傾斜角度、風(fēng)速和空氣濕度對(duì)火焰蔓延影響，并可實(shí)時(shí)對(duì)煙氣成分分析，功能完備，便于推廣使用。

2、本實(shí)用新型通過(guò)夾持固體可燃物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉚釘錨固方式，保證了實(shí)驗(yàn)材料的完整性，固體可燃物處于懸空狀態(tài)，減少了火蔓延時(shí)不必要的傳熱損失，避免不必要的外界因素的影響。

3、本實(shí)用新型采用激光煙氣分析儀對(duì)火蔓延過(guò)程中的高溫?zé)煔獬煞诌M(jìn)行分析，也設(shè)置了顆粒收集板對(duì)煙氣沉降灰分進(jìn)行分析，可以反映出火蔓延過(guò)程中不同氣體產(chǎn)生的變化，配合電子秤所測(cè)得的質(zhì)量損失速率，從而更加精確的判定材料火蔓延的穩(wěn)定過(guò)程。

4、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)新穎合理，本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置工控機(jī)，可實(shí)時(shí)自動(dòng)獲取各參數(shù)，實(shí)現(xiàn)快捷方便的數(shù)據(jù)記錄，減少人工的工作量，可靠穩(wěn)定，使用效果好，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣使用。

綜上所述，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)新穎合理，固定固體可燃物時(shí)不破壞材料本身結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)確定輻射強(qiáng)度、傾斜角度、風(fēng)速和空氣濕度對(duì)火焰蔓延影響，并可實(shí)時(shí)對(duì)煙氣成分分析，便于推廣使用。

下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型固體可燃物與熱電偶的安裝關(guān)系示意圖。

圖3為本實(shí)用新型的電路原理框圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明:

1—支柱； 2—支撐架； 3—夾桿；

4—夾板； 5—壓桿； 6—垂針；

7—旋轉(zhuǎn)量角器； 8—手搖桿； 9—底座；

10—電子秤； 11—角撐； 12—角鐵；

13—輻射板； 14—電熱絲加熱管； 15—燃燒室；

16—空氣加濕室； 17—風(fēng)機(jī)； 18—水槽；

19—霧化器； 20—濕度傳感器； 21—集煙室；

22—煙塵顆粒收集板； 23—集煙罩； 24—排氣扇；

25—激光煙氣分析儀； 26—高清攝像機(jī)； 27—熱電偶；

28—固體可燃物； 29—風(fēng)速傳感器； 30—工控機(jī)；

31—風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊； 32—觸摸屏； 33—臺(tái)階。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖3所示，本實(shí)用新型包括用于模擬固體可燃物28燃燒火焰蔓延的實(shí)驗(yàn)裝置和用于自動(dòng)記錄并控制所述實(shí)驗(yàn)裝置工作的控制終端，所述實(shí)驗(yàn)裝置包括順次連通的空氣加濕室16、燃燒室15和集煙室21，所述空氣加濕室16內(nèi)設(shè)置有水槽18、伸入到水槽18內(nèi)的霧化器19和用于檢測(cè)空氣加濕室16內(nèi)濕度的濕度傳感器20，燃燒室15內(nèi)設(shè)置有調(diào)節(jié)固體可燃物28實(shí)驗(yàn)角度的旋轉(zhuǎn)支架和設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)支架底部的電子秤10，燃燒室15頂部設(shè)置有輻射板13，輻射板13上安裝有電熱絲加熱管14，集煙室21底部設(shè)置有煙塵顆粒收集板22，集煙室21頂部設(shè)置有集煙罩23，集煙罩23頂部安裝有排氣扇24和激光煙氣分析儀25，濕度傳感器20位于臺(tái)階33上部且吊掛在空氣加濕室16的頂部?jī)?nèi)側(cè)，空氣加濕室16外設(shè)置有將霧化器19產(chǎn)生的濕度空氣吹向固體可燃物28的風(fēng)機(jī)17，燃燒室15外設(shè)置有用于觀(guān)測(cè)固體可燃物28燃燒火焰形態(tài)的高清攝像機(jī)26；

需要說(shuō)明的是，風(fēng)機(jī)17朝向空氣加濕室16吹風(fēng)的側(cè)面開(kāi)放，風(fēng)機(jī)17將霧化器19產(chǎn)生的霧化空氣吹向燃燒室15內(nèi)，空氣加濕室16內(nèi)連接燃燒室15的一側(cè)底部設(shè)置有臺(tái)階33是為了保證風(fēng)機(jī)17將霧化器19產(chǎn)生的濕度空氣吹向固體可燃物28，臺(tái)階33遮擋了燃燒室15下部的空間，盡可能的提高了濕度空氣作用固體可燃物28的效率，且臺(tái)階33的高度可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置，濕度傳感器20掛裝在臺(tái)階33上部空氣加濕室16的頂部?jī)?nèi)表面上用于測(cè)量濕度空氣的濕度值。

所述控制終端包括工控機(jī)30和與工控機(jī)30相接用于設(shè)置參數(shù)閾值并顯示圖像信息的觸摸屏32，工控機(jī)30的輸出端接有用于調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)17輸出風(fēng)量的風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊31，濕度傳感器20、高清攝像機(jī)26、電子秤10和激光煙氣分析儀25均將采集的數(shù)據(jù)傳輸至工控機(jī)30，電熱絲加熱管14、霧化器19和排氣扇24均由工控機(jī)30控制。

本實(shí)施例中，采用工控機(jī)30自動(dòng)接收濕度傳感器20、高清攝像機(jī)26、電子秤10和激光煙氣分析儀25傳輸回來(lái)的數(shù)據(jù)，減少了人工記錄，可通過(guò)觸摸屏32，查看各時(shí)間段內(nèi)火焰蔓延參數(shù)，同時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況采用工控機(jī)30自動(dòng)控制電熱絲加熱管14、霧化器19和排氣扇24工作，實(shí)現(xiàn)不同條件火焰蔓延實(shí)驗(yàn)過(guò)程，自動(dòng)化程度高。

如圖2所示，本實(shí)施例中，所述固體可燃物28為立方體結(jié)構(gòu)，固體可燃物28的長(zhǎng)、寬、厚分別為70cm、30cm和1.5cm，固體可燃物28沿長(zhǎng)度方向每隔8cm～15cm插入一個(gè)用于檢測(cè)火焰溫度的熱電偶27，各熱電偶27實(shí)時(shí)將采集的數(shù)據(jù)傳輸至工控機(jī)30，工控機(jī)30內(nèi)集成有時(shí)鐘模塊記錄各熱電偶27采集的火焰前鋒到達(dá)時(shí)刻。

如圖3所示，本實(shí)施例中，所述控制終端還包括用于采集風(fēng)機(jī)17產(chǎn)生氣流的風(fēng)速傳感器29，所述排氣扇24為抽出式排氣扇，熱電偶27為鎳硅型熱電偶。

實(shí)際使用中，每隔10cm在固體可燃物上安裝一個(gè)鎳硅型熱電偶，本實(shí)施例在固體可燃物上設(shè)置7個(gè)鎳硅型熱電偶，采用線(xiàn)性電源點(diǎn)燃固體可燃物28，7個(gè)鎳硅型熱電偶分別采集記錄火蔓延過(guò)程中材料內(nèi)部溫度變化，同時(shí)，工控機(jī)30內(nèi)集成有時(shí)鐘模塊記錄各熱電偶27采集的火焰前鋒到達(dá)時(shí)刻，獲取火焰煙蔓傳播參考數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例中，固體可燃物28可采用擠塑式聚苯乙烯隔熱保溫板，固體可燃物28還可采用木材等固體可燃物以及航空導(dǎo)線(xiàn)等線(xiàn)狀可燃物都可使用本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由于固定材料方式的轉(zhuǎn)變，也增強(qiáng)了火蔓延實(shí)驗(yàn)材料的可選擇性。

如圖1所示，本實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)支架包括底座9、安裝在底座9兩端的支柱1和轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在支柱1頂部的安裝框架，所述安裝框架內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)用于夾持固體可燃物28的角鐵12，所述安裝框架上套裝有可沿所述安裝框架長(zhǎng)度方向移動(dòng)的支撐架2，支撐架2上設(shè)置有兩個(gè)相對(duì)安裝且用于緊貼固體可燃物28的夾具，所述夾具包括滑動(dòng)安裝在支撐架2上且長(zhǎng)度可調(diào)的夾桿3和設(shè)置在夾桿3前端的夾板4，兩個(gè)角鐵12的兩端分別設(shè)置有用于固定角鐵12寬度的壓桿5，支柱1通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述安裝框架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，支柱1上安裝有手搖桿8。

如圖1所示，本實(shí)施例中，所述支柱1與所述安裝框架轉(zhuǎn)動(dòng)連接位置處安裝有用于測(cè)量所述安裝框架轉(zhuǎn)動(dòng)角度的旋轉(zhuǎn)量角器7，旋轉(zhuǎn)量角器7圓心位置處安裝有垂針6，所述旋轉(zhuǎn)量角器7與所述安裝框架可360°轉(zhuǎn)動(dòng)。

實(shí)際使用中，將立方體結(jié)構(gòu)的所述固體可燃物安裝在兩個(gè)角鐵12之間，所述角鐵12上附著有耐火石膏，支撐架2上設(shè)置有兩個(gè)相對(duì)安裝且用于緊貼所述固體可燃物的夾具，所述固體可燃物前后并不接觸框架，避免了燃燒過(guò)程中熱傳導(dǎo)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響，所述固體可燃物安裝過(guò)程中避免使用鉚釘，以此保證實(shí)驗(yàn)材料的完整性。

本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)量角器7圓心位置處安裝有垂針6，旋轉(zhuǎn)量角器7隨安裝框架的轉(zhuǎn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，垂針6始終保持垂直，旋轉(zhuǎn)量角器7旋轉(zhuǎn)的角度即為安裝框架上所述固體可燃物轉(zhuǎn)過(guò)的角度，當(dāng)所述固體可燃物保持水平時(shí)，模擬水平物體表面火蔓延實(shí)驗(yàn)；當(dāng)所述固體可燃物傾斜時(shí)，模擬斜坡?tīng)顟B(tài)下物體表面火蔓延實(shí)驗(yàn)；當(dāng)所述固體可燃物垂直時(shí)，模擬豎直墻體物體表面火蔓延實(shí)驗(yàn)；當(dāng)所述固體可燃物轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)，模擬類(lèi)似天花板表面火蔓延實(shí)驗(yàn)；所述旋轉(zhuǎn)量角器7可與所述安裝框架360°轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬不同狀態(tài)下火蔓延實(shí)驗(yàn)。

如圖1所示，本實(shí)施例中，所述底座9通過(guò)角撐11與支柱1固定連接，加固底座9，穩(wěn)定底座9的支撐作用。

本實(shí)施例中，所述空氣加濕室16、燃燒室15和集煙室21均為透明耐高溫試驗(yàn)箱是為了高清攝像機(jī)26清晰的拍攝不同狀態(tài)下火蔓延視頻，獲取不同狀態(tài)下火焰形態(tài)。

本實(shí)用新型使用時(shí)，將固體可燃物28安裝在兩個(gè)角鐵12之間，兩個(gè)角鐵12兩端分別使用壓桿5固定，調(diào)節(jié)支撐架2確定位置，通過(guò)夾桿3將夾板緊貼固體可燃物28，實(shí)現(xiàn)固體可燃物28的固定，使用手搖桿8調(diào)節(jié)固體可燃物28實(shí)驗(yàn)角度，采用線(xiàn)性點(diǎn)火源點(diǎn)燃固體可燃物28，給水槽18中充滿(mǎn)水，將霧化器19放入水槽18中，通過(guò)工控機(jī)30調(diào)節(jié)控制霧化器19霧化速率以保持空氣濕度，打開(kāi)風(fēng)機(jī)17后，觀(guān)察濕度傳感器20采集的濕度數(shù)據(jù)不再發(fā)生變化視為濕度穩(wěn)定，開(kāi)始記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，風(fēng)機(jī)17采用離心式風(fēng)機(jī)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要調(diào)節(jié)風(fēng)速大小，工控機(jī)30控制電熱絲加熱管14發(fā)熱功率調(diào)節(jié)輻射板13的輻射功率，設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)支架底部的電子秤10實(shí)時(shí)測(cè)量固體可燃物28燃燒過(guò)程中材料的質(zhì)量損失情況，測(cè)得的質(zhì)量損失速率，從而更加精確的判定燃燒伴隨火蔓延的穩(wěn)定過(guò)程，固體可燃物28剛開(kāi)始燃燒時(shí)火焰相對(duì)不穩(wěn)定，所得數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生部分偏差，等待火焰相對(duì)穩(wěn)定傳播后，再打開(kāi)高清攝像機(jī)26對(duì)火焰形態(tài)以及蔓延的基本參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，集煙室21上部設(shè)有集煙罩23以及抽出式排風(fēng)扇和激光煙氣分析儀25，激光煙氣分析儀25能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量二氧化碳、一氧化碳、氧化氮?dú)怏w、二氧化硫等煙氣含量，集煙室21下部放置煙塵顆粒收集板22，用于對(duì)煙氣沉降灰分進(jìn)行分析，使用效果好。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。