一種外加可調(diào)節(jié)恒定輻射條件下的保溫材料火蔓延特性實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種外加可調(diào)節(jié)恒定輻射條件下的保溫材料火蔓延特性實驗裝置，包括一塊保溫材料，其固定是通過在底部或頂部用鐵制卡扣垂直將其固定在耐火石膏板壁面；點火槽固定在距板材上邊緣或者下邊緣一定距離處，分別作為上部點火或下部點火等兩種引燃方式，用于點燃保溫材料；板材下邊緣處放置收集槽，以觀察保溫板材熔融滴落流淌物的蔓延特性。本實用新型實現(xiàn)可控且穩(wěn)定的外界輻射強度，從而研究不同輻射強度下，各種材質(zhì)和形狀的保溫材料火蔓延特性。固定保溫材料的方式通過鐵制卡扣和鉚釘固定住板材的底部或者頂部，而板材的其余部分無需再用鉚釘固定，避免過多鉚釘對保溫材料表面火蔓延特性的干擾。
【專利說明】一種外加可調(diào)節(jié)恒定輻射條件下的保溫材料火蔓延特性實驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及材料、環(huán)境和安全的交叉領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種外加可調(diào)節(jié)恒定輻射條件下的保溫材料火蔓延特性實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高層建筑是現(xiàn)代社會經(jīng)濟迅速發(fā)展和城市化進程不斷加快的必然產(chǎn)物，高層建筑外立面的節(jié)能保溫已成為建筑領(lǐng)域的一大議題。有機保溫材料因保溫效果好、性價比高、質(zhì)量輕、施工安裝方便等特點廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外建筑中。然而有機高分子材料本身極易燃燒，若未經(jīng)嚴格的阻燃處理，遇火后會迅速燃燒蔓延，其中熱塑性材料經(jīng)外界熱源加熱后熔融滴落的燃燒特性使得其火災(zāi)危險性增大，因此針對有外界輻射源條件下保溫材料的火蔓延特性的研究有重要意義。
[0003]中國專利201110253772.2提到一種熱塑性材料熔融燃燒行為模擬實驗裝置，是將熱塑性材料板材固定在一個可改變傾角的面板上進行實驗研究，裝置底部采用矩形油盤接收燃燒過程中產(chǎn)生的熔融滴落物，觀察其在油盤內(nèi)的火蔓延特性，該裝置可以研究材料傾角、材料厚度、以及上方壁面熱塑性板材與下方油盤之間的遠近距離對整個燃燒過程的影響。中國專利201310018248.6研究熱塑性材料熔融滴落下形成的有源油池火燃燒特性，由于油池火的發(fā)展特性對于整個熱塑性材料的耦合燃燒的行為具有重要作用，這種“加熱-熔融滴落”實驗裝置可以較好的對油池火的發(fā)展過程進行深入研究。保溫材料在實際火災(zāi)過程中會受到自身熔流形成的油池火或遠處火點的輻射加熱作用，從而加速保溫材料的燃燒及火蔓延過程，所以外界輻射是影響保溫板材燃燒的重要因素之一。但是，此前針對存在可調(diào)節(jié)外界大功率輻射條件下的全尺寸保溫材料逆流火蔓延燃燒特性研究裝置，還未見相關(guān)專利或文獻報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提出一種保溫材料在外加可調(diào)定輻射源條件下的火蔓延特性研究方法和裝置，通過改變輻射強度的大小，可研究不同種類、形狀及蔓延形式的保溫材料火蔓延特性。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案為:一種外加可調(diào)節(jié)恒定輻射條件下的保溫材料火蔓延特性實驗裝置，包括一塊保溫材料，所述保溫材料的固定是通過在底部或頂部用鉚釘和鐵制卡扣垂直將其固定在耐火石膏板壁面，用于引燃的點火槽固定在距板材上邊緣或者下邊緣一定距離處，分別作為上部點火或下部點火等兩種引燃方式，用于點燃保溫材料；上述耐火石膏板被豎直固定在第一支架上；所述第一支架立于第一電子天平正上方，支架與天平之間用石英板相隔，第一電子天平記錄的是保溫材料燃燒時的質(zhì)量變化；所述保溫板材內(nèi)邊緣正下方放置熔融流淌槽，用于接收上方保溫材料受熱后產(chǎn)生的熔融滴落物，流淌槽放置于第二天平正上方，第二電子天平記錄的是保溫材料熔融滴落到流淌槽內(nèi)并發(fā)生燃燒的質(zhì)量變化；所述第二天平放置于第二支架正上方；所述第一支架與第二支架不發(fā)生力的接觸，避免影響第一天平和第二天平之間的獨立質(zhì)量測量；所述流淌槽內(nèi)部布設(shè)熱電偶樹，包含若干熱電偶，用于測量流淌槽內(nèi)的溫度場變化；所述保溫材料正前方放置輻射源，輻射源的輻射強度大小通過控制柜進行調(diào)節(jié)，實驗開始前，輻射源正前方放置耐火板，以防止實驗用保溫材料過早受其影響，隨后通過輻射板變壓器將輻射源的輻射強度調(diào)節(jié)至某個值待穩(wěn)定后通過滑輪裝置將耐火板升高到輻射板上部一定距離處，使保溫板材正面能夠完全接收恒定輻射為宜，所述輻射源放置在第三支架上方；所述第三支架可以滑動和固定，保溫材料表面所受輻射熱通量大小可以通過輻射源控制柜配合第三支架與第一支架的距離來進行精確控制；所述的保溫材料側(cè)方附近位置布一輻射熱流計，用于監(jiān)測實驗初始時的保溫材料表面所接收的輻射熱通量；所述保溫材料側(cè)方和正前方可布設(shè)若干臺攝像機，用于從不同角度拍攝保溫材料燃燒時的火蔓延物理圖像特征。
[0006]本實用新型裝置具有如下技術(shù)優(yōu)勢:
[0007](I)實現(xiàn)可控且穩(wěn)定的輻射強度，從而研究不同外界輻射強度下，各種材質(zhì)和形狀的保溫材料火蔓延特性。
[0008](2)固定保溫材料的方式通過鐵制卡扣和鉚釘固定住板材的底部或者頂部，而板材的其余部分無需再用鉚釘固定，避免過多鉚釘對保溫材料表面火蔓延特性的干擾。
[0009](3)流淌槽上的收集口可以更好的收集保溫材料熔融流淌下的物體，同時流淌槽可以更好的觀察不同種類的保溫材料的熔融滴落物形成有源油池火的形成和發(fā)展過程。
[0010](4)點火槽可以放置在板材的上邊緣距下一定距離和下邊緣處，可以提供多種火蔓延形勢，如上部著火逆流火蔓延、下部著火順流火蔓延、點火源引燃蔓延、線火源引燃蔓延等。
[0011](5)對于上方保溫材料的熱解失重和滴落失重，采用第一電子天平進行實時測量；對于下方燃燒油盤接收滴落熔融熱塑性材料和燃燒過程的質(zhì)量變化，采用第二電子天平進行實時測量；這兩個電子天平分別獨立測量兩部分的質(zhì)量變化，從而可分析整個保溫材料的燃燒蔓延特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為一種外加可調(diào)節(jié)恒定輻射條件下的保溫材料火蔓延特性實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為該實驗裝置保溫材料固定方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為該實驗裝置點火槽形狀結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖4為該實驗裝置熔融滴落物的燃燒油盆；
[0016]其中:1為保溫材料(板材)，2為耐火石膏板，3為第一支架，4為輻射熱流計，5a和5b為點火槽，6a、6b、6c、6d、202和203、204、205、206和207為固定鉚釘，7為石英板，8為第一電子天平，9為第二電子天平，10為第二支架，11石英板,12為流淌槽,13為熱電偶樹,14為第三支架，15為第三支架移動輪，16為輻射板，17為電熱絲加熱管陣列，18為輻射板接線柱，19為攝像機,20為滑輪裝置固定支架,21為耐火板,22a和22b為滑輪,23為牽引線纜，24為發(fā)電機，301為火焰引火板，302和303為點火槽掛件，304為點火燃料，401為收集口?！揪唧w實施方式】
[0017]以下結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】。
[0018]實施例1:
[0019]圖1為一種外加可調(diào)節(jié)恒定輻射條件下的保溫材料火蔓延特性實驗裝置，圖2為該實驗裝置保溫材料和點火槽固定方式的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為該實驗裝置點火槽的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為該實驗裝置保溫材料熔融滴落物的收集裝置。本實施例一種外加輻射源條件下保溫材料的火蔓延燃燒特性實驗裝置放置于一個具有排煙風(fēng)機的集煙罩下，這樣保溫材料燃燒時和底部油盤燃燒產(chǎn)生的煙氣都可通過集煙罩排出室外。
[0020]如圖1所示，一塊長寬厚為ImX IOcmX 2cm的保溫材料I表面用黑色記號筆沿高度方向每隔IOcm畫橫線,所述保溫材料I被豎直固定在長寬高為1.6mX70cmX2cm的耐火石膏板2上，固定方式如圖2所示，將一塊矩形鐵制卡扣201固定在保溫材料I的下邊緣處，用四根鉚釘204、205、206和207將保溫材料I固定在鐵片201和耐火板2之間。所述保溫材料I上邊緣二側(cè)分別固定一根鉚釘202和203，用于懸掛點火槽5a，將點火槽5a調(diào)至保溫材料I上邊緣IOcm處，進行上部點燃可以對保溫材料I向下逆流火蔓延特性進行研究，或者將矩形鐵片201固定在距保溫材料I上邊緣IOcm處，點火槽5b固定在距離保溫材料I下邊緣處，從而對向上順流火蔓延特性進行研究。所述點火槽5a結(jié)構(gòu)如圖3所示，點火槽5a為長方形且上表面為開口狀,二側(cè)為掛件302和303,用于懸掛點火槽5a,點火槽5a前側(cè)為火焰引流板301，可以將火焰集中點燃保溫材料I。所述石膏板2利用四根鉚釘6a、6b、6c和6d固定在第一支架3表面,第一支架3底部為三角形結(jié)構(gòu)以增加其穩(wěn)定性,所述第一支架3放置于石英板7上，石英板7底部放置第一電子天平8，電子天平8的量程為100kg，精確度為0.0lg,距離保溫材料I下邊緣IOcm處放置流淌槽12，所述流淌槽12如圖4所示，前側(cè)收集口 401設(shè)計為漏斗形以便更好地收集保溫材料I受熱后產(chǎn)生的熔融滴落物，主體部分為長方形且上表面開口，以便記錄熔融流淌物的流動特性，流淌槽12內(nèi)部豎直布設(shè)熱電偶樹13，所述熱電偶樹13包含30支熱電偶，可以通過所述熱電偶樹13記錄燃燒油盤內(nèi)的溫度場變化和流淌特性。所述流淌槽12正下方為一塊石英板11，電子天平9被放置在石英板11下方，石英板11用來隔絕燃燒時對電子天平9的熱危害，電子天平9的量程為20kg，精確度0.1g,電子天平9和石英板11整體置于第二支架10上，輻射板16放置在第三支架14上方，該輻射板16的發(fā)熱部件為一組大功率的豎向排列的電熱絲加熱管17，每只電熱絲加熱管17外用石英玻璃套管進行隔離保護，通過選擇自身的調(diào)節(jié)變壓器18，可控制其發(fā)熱功率。所述第三支架14底部為移動輪15，可以通過移動滑輪15改變輻射板16相對保溫材料的距離，從而改變輻射板16對保溫材料的輻射強度。支架14上部安裝滑輪支架20、滑輪22a、22b以及耐火板21，側(cè)方向為電機24，所述流淌槽12內(nèi)部的熱電偶都接入數(shù)據(jù)采集卡中進行實時數(shù)據(jù)采集。實驗測試時，所述電子天平8和電子天平9的數(shù)據(jù)輸出線都接入數(shù)據(jù)采集卡中進行實時數(shù)據(jù)采集。在保溫材料I中心位置布設(shè)了一個輻射熱流計4 ;攝像機19拍攝流淌槽12內(nèi)熔流燃燒及保溫材料I火蔓延過程的正視圖。所述熱電偶樹13和輻射熱流計4的數(shù)據(jù)輸出線都接入數(shù)據(jù)采集器進行實時數(shù)據(jù)采集。
[0021]如圖1所示，實驗開始之前，保溫材料I固定在耐火石膏板2壁面上，打開電機24，通過滑輪22a和22b利用牽引線纜23拉動耐火板21,將耐火板21置于輻射板16前方,擋住輻射板16 ;整個輻射裝置被移至距保溫材料I 一定距離處，此時輻射板16距離保溫材料I表面0.9m (該距離視實驗工況而定)，通過調(diào)節(jié)變壓器18，輻射板16的電熱絲加熱管17逐漸升溫，最終輻射板16的輻射強度將達到所要求的實驗預(yù)定值，待穩(wěn)定后，打開視頻采集器，溫度采集器，和質(zhì)量測量程序開始記錄整個實驗過程。再次利用滑輪裝置將耐火板21升高到輻射板16斜上方，此時輻射板16將直接輻射整個保溫材料I表面，最后點燃點火槽5a內(nèi)的燃料304。
[0022]實驗過程中，保溫材料I向下熔融滴落過程中的質(zhì)量變化，將全程由第一電子天平8進行測量，該質(zhì)量變化速率就是熱塑性材料熔融液體的質(zhì)量損失速率；而下方油盤內(nèi)燃燒過程的質(zhì)量變化，將由第二電子天平9進行測量，該質(zhì)量變化反映了流淌槽12內(nèi)燃燒速率與液滴接收質(zhì)量速率綜合的變化過程。
[0023]本實用新型未詳細公開的部分屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)。
[0024]盡管上面對本實用新型說明性的【具體實施方式】進行了描述，以便于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員理解本實用新型，但應(yīng)該清楚，本實用新型不限于【具體實施方式】的范圍，對本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本實用新型的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本實用新型構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。
【權(quán)利要求】
1.一種外加可調(diào)節(jié)恒定輻射條件下的保溫材料火蔓延特性實驗裝置，其特征在于:包括一塊保溫材料，所述保溫材料的固定是通過在底部或頂部用鉚釘和鐵制卡扣垂直將其固定在耐火石膏板壁面，用于引燃的點火槽固定在距板材上邊緣或者下邊緣一定距離處，分別作為上部點火或下部點火等兩種引燃方式，用于點燃保溫材料；上述耐火石膏板被豎直固定在第一支架上；所述第一支架立于第一電子天平正上方，第一支架與第一電子天平之間用石英板相隔，第一電子天平記錄的是保溫材料燃燒時的質(zhì)量變化；所述保溫材料內(nèi)邊緣正下方放置熔融流淌槽，用于接收上方保溫材料受熱后產(chǎn)生的熔融滴落物，流淌槽放置于第二天平正上方，第二電子天平記錄的是保溫材料熔融滴落到流淌槽內(nèi)并發(fā)生燃燒的質(zhì)量變化；所述第二天平放置于第二支架正上方；所述第一支架與第二支架不發(fā)生力的接觸，避免影響第一天平和第二天平之間的獨立質(zhì)量測量；所述流淌槽內(nèi)部布設(shè)熱電偶樹，包含若干熱電偶，用于測量流淌槽內(nèi)的溫度場變化；所述保溫材料正前方放置輻射源，輻射源的輻射強度大小通過控制柜進行調(diào)節(jié)，實驗開始前，輻射源正前方放置耐火板，以防止實驗用保溫材料過早受其影響，隨后通過輻射板變壓器將輻射源的輻射強度調(diào)節(jié)至某個值待穩(wěn)定后通過滑輪裝置將耐火板升高到輻射板上部一定距離處，使保溫材料正面能夠完全接收恒定輻射為宜，所述輻射源放置在第三支架上方；所述第三支架能夠滑動和固定，保溫材料表面所受輻射熱通量大小通過輻射源控制柜配合第三支架與第一支架的距離來進行精確控制；所述的保溫材料側(cè)方附近位置布一輻射熱流計，用于監(jiān)測實驗初始時的保溫材料表面所接收的輻射熱通量；所述保溫材料側(cè)方和正前方布設(shè)若干臺攝像機，用于從不同角度拍攝保溫材料燃燒時的火蔓延物理圖像特征。
【文檔編號】G01N5/00GK203455252SQ201320457285
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】馬鑫, 涂然, 王楠, 謝啟源 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)