專利名稱：多參數(shù)耦合火蔓延試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及災害燃燒的試驗裝置。
背景技術(shù)：
固體可燃物表面火蔓延是森林火災、建筑火災以及工業(yè)火災中普遍存 在的現(xiàn)象，是火災研究的一個基礎問題。可燃物的燃燒除了和本身的一些 性質(zhì)相關(guān)外，還與燃燒的外加環(huán)境有著密切的關(guān)系。目前國內(nèi)外關(guān)于溫濕 度、氧濃度、輻射強度等多參數(shù)耦合作用下固體可燃物表面火蔓延行為的 研究還相當少。由于火災場景的復雜性，壓力、氧濃度、輻射強度、溫度 和濕度等因素將直接影響火蔓延行為及傳熱與傳質(zhì)過程，因此，研究溫濕 度、氧濃度、輻射強度等多參數(shù)共同作用下的固體可燃物表面火蔓延規(guī)律， 科學地認識復雜條件下固體可燃物的燃燒過程和火蔓延特性，建立完善的 火蔓延理論模型，不僅可以拓展和深化火災科學理論體系，同時也可以為 發(fā)展火災防治技術(shù)提供理論支撐。
發(fā)明內(nèi)容
為了研究溫濕度、氧濃度、輻射強度等多參數(shù)共同作用下的固體可燃 物表面火蔓延規(guī)律的需要，本實用新型提供一種多參數(shù)耦合火蔓延試驗裝 置。
本實用新型的技術(shù)解決方案如下
多參數(shù)耦合火蔓延試驗裝置包括水平設置的軸向兩端開口的四棱柱筒 狀風洞主體17，風洞主體17 —端連接著筒狀整流段體11出口 ，另一端伸 入集煙罩19內(nèi)；
所述風洞主體17內(nèi)頂部設有輻射板18,中部設有樣品支架15，樣品 支架15下部設有開口 14，風洞主體17側(cè)面設有觀察窗16,風洞主體17 外部、與樣品支架15對應設有攝像機13;
所述整流段體11內(nèi)徑向設有放射狀導流板10,導流板10軸向兩端面分別設有細鐵絲網(wǎng)12;整流段體ll進口端內(nèi)設有進風總管，進風總管的另 一端分別連通著氧氣管、氮氣管和風管；所述氧氣管上設有氧氣流量計4 和氧氣閥3，氧氣管另一端連通著氧氣罐l;所述氮氣管上設有氮氣流量計 6和氮氣閥5，氮氣管另一端連通著氮氣罐2;所述風管上設有風流量計9 和風閥8，風管另一端連通著風機7;
集煙罩19頂部設有煙道20，煙道20出口處i殳有抽風才幾22,煙道20 下部設有一個以上測試取樣孔21。
所述四棱柱筒狀風洞主體17內(nèi)腔為1400mm x 700咖x 700mm，壁厚為 2mm,材料為不銹鋼板，內(nèi)壁面敷設50隱厚的硅酸鋁纖維趕。
所述導流板10中部為口字形孔，口字形孔外壁均布連接著放射狀板。
所述細鐵絲網(wǎng)12的目數(shù)為16目。
所述樣品支架15為工作臺狀，樣品支架15邊緣分別設有安裝孔。 所述煙道20下部設有三個測試取樣孔21。
本實用新型提供了 一種可以進行多參數(shù)耦合作用下火蔓延試驗的裝 置，并能對燃燒過程中的一些參數(shù)進行記錄，且能夠人為控制試驗環(huán)境和 試驗條件。通過對其燃燒過程的拍攝以及記錄的數(shù)據(jù)進行分析，可以得到 如火焰高度、火蔓延速率，輻射強度，煙氣溫度和成分等的變化資料。利 用該裝置可以進行許多有關(guān)火蔓延方面的研究，模擬可燃物在真實火突場 景中的燃燒現(xiàn)象并研究其燃燒特性；例如模擬火災環(huán)境中熱輻射對火蔓 延的影響；低氧濃度強輻射條件下火蔓延的特性；氧濃度和角度共同作用 下的火蔓延現(xiàn)象的研究。


附圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖2為導流片結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步地說明。 實施例
參見圖1,多參數(shù)耦合火蔓延試驗裝置包括水平設置的軸向兩端開口的四棱柱筒狀風洞主體17內(nèi)腔為1400mm x 700mm x 700mm,壁厚為2mm,材料 為不銹鋼板，內(nèi)壁面敷設50mm厚的硅酸鋁纖維氈；風洞主體17 —端連接 著筒狀整流段體11出口，另一端伸入集煙罩19內(nèi)；集煙罩開口為1200mm x 1200mm，除了風洞主體17出氣口 一面外其他三面都用有枳』玻璃板進行封 閉，以減少外界氣流對風洞里面氣流的影響；集煙罩19頂部連通著水平煙 道20，煙道直徑為990mm，煙道20出口處安裝有抽風機22,煙道20下部 設有三個測試取樣孔21,測試取樣孔21中分別安裝了熱電偶和煙氣測量探 頭，用來測量生成煙氣的溫度和成分；抽風機22型號為SFGN03-4R，功率 0. 12kw,將煙氣排出室外。
風洞主體17內(nèi)頂部安裝有輻射板18，中部安裝有樣品支架15,此樣 品支架15固定試驗樣品，調(diào)節(jié)高度和角度，樣品支架15邊緣預留了相應 的孔，可以使用螺栓固定一些測量設備如熱流計、熱電偶等，另外還可以 根據(jù)試驗的需要加上一些其他測量設備，支架可以根據(jù)試驗的需要進行調(diào) 整和更換；樣品支架15下部設有開口 14，測量溫度、熱流等的設備通過此 開口連接到相應記錄儀上，進行試驗數(shù)據(jù)的記錄；風洞主體17兩側(cè)面分別 設有觀察窗16,觀察窗16尺寸為400腿x 300mm，處于風洞主體17壁面的 中央，使用攝像機13透過觀察窗拍攝火蔓延的全過程，另外觀察窗還可以 用于各種光學非接觸測量方法，如用于速度測量的LDV、 PIV方法和溫度場 測量的紅外熱場-〖t斷等；風洞主體17外部、與樣品支架15對應安裝有攝 像機13。
整流段體11內(nèi)徑向設有放射狀導流板10,導流板10中部為口字形孔， 口字形孔外壁均布連接著放射狀板，見圖2;導流板10軸向兩端面分別安 裝有目數(shù)為16目的細鐵絲網(wǎng)12，對氣體進行整流后形成相對穩(wěn)定的氣流進 入風洞主體17;整流段體11進口端內(nèi)設有進風總管，進風總管的另一端分 別連通著氧氣管、氮氣管和風管；空氣在進風總管中和來自氣瓶的氧氣、 氮氣混合后進入整流段ll,然后進入風洞主體17。
熱電偶采用以Pt/Rhl3-Pt為材料制作的微細熱電偶作為溫度測量元 件，本裝置中選用直徑為0. lmm的熱電偶絲，另外為了對熱電偶進行固定以測量相關(guān)位置的溫度，將熱電偶絲穿過外徑為3隱內(nèi)徑為lmm的陶乾管， 然后將陶瓷管固定在支架15上，熱電偶的測量上限可達到1800°C，且具有 很高的精度和靈敏度。18為輻射板，尺寸為500mm x 600mm x 50mm，最大輻 射功率為60kw/m2，可以通過改變電流大小來實現(xiàn)其功率的調(diào)節(jié)，以達到需 要的輻射功率。
氧氣管上安裝有氧氣流量計4和氧氣閥3,氧氣管另一端連通著氧氣罐 1;氮氣管上安裝有氮氣流量計6和氮氣閥5,氮氣管另一端連通著氮氣罐 2;風管上安裝有風流量計9和風閥8,風管另一端連通著風機7，風機7 為離心式風沖幾，功率4. 5kw;上述流量計型號為HGF-3000,測量范圍為 0. 1-100Nm/s。
本實用新型的工作過程如下首先，將待試驗的可燃物固定在樣品支 架15上面，熱電偶布置在需要測量溫度的地方，進行溫度的測量和記錄， 熱流計也同樣布置在需要測量熱流量的位置，進行熱流量的測量和記錄。 用線性點火器將可燃物點燃，調(diào)節(jié)支架、閥門、風機、輻射板等設備，以 達到試驗所需要的條件，調(diào)節(jié)攝像機13使試驗樣品在攝像機的拍攝范圍之 內(nèi)，以便對可燃物的燃燒過程進行全程拍攝。可燃物剛被點燃時，燃燒相 對不穩(wěn)定，會對數(shù)據(jù)的測量帶來一定的影響，一^:等可燃物的火焰相對穩(wěn) 定后，再進行拍攝及相關(guān)數(shù)據(jù)的測量。
權(quán)利要求1、多參數(shù)耦合火蔓延試驗裝置，其特征在于包括水平設置的軸向兩端開口的四棱柱筒狀風洞主體(17)，風洞主體(17)一端連接著筒狀整流段體(11)出口，另一端伸入集煙罩(19)內(nèi)；所述風洞主體(17)內(nèi)頂部設有輻射板(18)，中部設有樣品支架(15)，樣品支架(15)下部設有開口(14)，風洞主體(17)側(cè)面設有觀察窗(16)，風洞主體(17)外部、與樣品支架(15)對應設有攝像機(13)；所述整流段體(11)內(nèi)徑向設有放射狀導流板(10)，導流板(10)軸向兩端面分別設有細鐵絲網(wǎng)(12)；整流段體(11)進口端內(nèi)設有進風總管，進風總管的另一端分別連通著氧氣管、氮氣管和風管；所述氧氣管上設有氧氣流量計(4)和氧氣閥(3)，氧氣管另一端連通著氧氣罐(1)；所述氮氣管上設有氮氣流量計(6)和氮氣閥(5)，氮氣管另一端連通著氮氣罐(2)；所述風管上設有風流量計(9)和風閥(8)，風管另一端連通著風機(7)；集煙罩(19)頂部設有煙道(20)，煙道(20)出口處設有抽風機(22)，煙道(20)下部設有一個以上測試取樣孔(21)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多參數(shù)耦合火蔓延試驗裝置，其特征在于 所述四棱柱筒狀風洞主體(17 )內(nèi)腔為1400腿x 700mmx 700mm,壁厚為2mm, 材料為不銹鋼板，內(nèi)壁面敷設50mm厚的硅酸鋁纖維氈。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多參數(shù)耦合火蔓延試驗裝置，其特征在于 所述導流板(IO)中部為口字形孔，口字形孔外壁均布連接著放射狀板。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多參數(shù)耦合火蔓延試驗裝置，其特征在于 所述細鐵絲網(wǎng)(12 )的目數(shù)為16目。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多參數(shù)耦合火蔓延試驗裝置，其特征在于 所述樣品支架(15)為工作臺狀，樣品支架(15)邊緣分別設有安裝孔。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多參數(shù)耦合火蔓延試驗裝置，其特征在于 所述煙道(20)下部設有三個測試取樣孔(21)。
專利摘要本實用新型涉及多參數(shù)耦合火蔓延試驗裝置。該裝置包括風洞主體，其一端連接著整流段體，另一端伸入集煙罩；風洞主體內(nèi)頂部設有輻射板，中部設有樣品支架，兩側(cè)面設有觀察窗，其外部、與樣品支架對應設有攝像機；整流段體進口端內(nèi)設有進風總管，進風總管的另一端分別連通著氧氣管、氮氣管和風管；氧氣管、氮氣管和風管分別連通氧氣罐、氮氣罐和風機；集煙罩頂部設有煙道，煙道出口處設有抽風機，煙道下部設有測試取樣孔。本實用新型可以進行多參數(shù)耦合作用下火蔓延試驗，對燃燒過程中的一些參數(shù)進行記錄，且能夠人為控制試驗環(huán)境和試驗條件。利用該裝置可以進行許多有關(guān)火蔓延方面的研究，模擬可燃物在真實火災場景中的燃燒現(xiàn)象并研究其燃燒特性。
文檔編號G01N33/00GK201307109SQ20082021532
公開日2009年9月9日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者維 萬, 孫金華, 英 張, 杰 李, 王青松 申請人:中國科學技術(shù)大學