[发明专利]用于真实火源模拟的漂浮气体的使用

说明书

本申请要求于2009年5月11日提交的美国临时申请序列第61/177,041号的优先权。该临时申请的全部内容通过引用并入本文。

背景技术

目前，在消防安全领域，需要对建筑烟雾管理系统是否能够如所设计地那样发挥作用进行测试。由于使用大火源来测试这些系统并不实际，所以希望有用于测试上述系统的其它方法。目前，使用烟雾弹或其它类似发烟装置来对烟雾管理系统进行测试，但这些技术缺乏真实感，所以在建筑内部没有产生可导致环境损害或破坏的显著能量释放的情况下，很难准确地再现驱动真实火源中的实际烟雾运动的浮力。

附图的简要说明

图1为根据一个实施方式的用于惰性漂浮气体控释的系统的示意图。

图2为根据第二实施方式的用于惰性漂浮气体控释的系统的示意图。

图3为根据第三实施方式的用于惰性漂浮气体控释的系统的示意图，该系统具有圆形释放装置。

图4为根据第四实施方式的用于惰性漂浮气体控释的系统的示意图，该系统具有圆形释放装置。

具体实施方式

在下面的详细描述中列出了多个具体细节，例如漂浮气体类型和释放装置的配置，从而可彻底理解下文所讨论的优选实施方式。结合优选实施方式所讨论的细节不应理解为对本发明的限制。此外，为了便于理解，将某些方法步骤描述为分开的步骤；然而，这些步骤不应解释为必须截然不同的，也不依赖于其执行。

在没有对来自真实火源的烟雾运动进行模拟的显著能量释放的情况下，产生合适浮力的替换方式为将密度小于周围空气密度的气体或气体混合物释放来模拟真实火源的烟雾运动。气体可为惰性气体并可以相对于周围空气自然地具有浮力(“自然地具有浮力”应理解为气体相对于周围空气本身具有浮力)。在一个实施方式中，自然地惰性漂浮气体为氦气，或包括至少50％的氦气、或75％以上的氦气、或90％以上的氦气、或95％以上的氦气的气体混合物。

本发明应用于对烟雾管理系统进行测试。然而，应理解，在需要对来自真实火源的产物流进行模拟而无需再现与真实火源相关的热环境的任何情况下，都可使用该方法和装置。

在一些实施方式中，漂浮气体与人造烟雾例如示踪气体(如六氟化硫)或惰性染料(如微粒)结合来提供从装置释放的替代烟雾的位置可视化表示和流动特性。在其它实施方式中，显示气体密度差的光学技术用于使漂浮气体的运动可视化。例如，显示气体密度差的光学装置提供从装置释放的漂浮气体的运动的可视化表示。在一些实施方式中，释放的惰性气体可用单色准直光源或多色准直光源来示出，并使用纹影或阴影系统来可视化。

方法和装置可包括对不同火源配置以及通过控制系统的火源生长速率进行模拟的装置，控制系统遵循规定的基于时间的流速。

由于火源的几何形状和尺寸与所导致的产生的流的特性和状况之间存在关系，因而在一些实施方式中的方法和装置包括改变配置以及改变漂浮惰性气体释放的面积及释放气体的压力的能力。对漂浮惰性气体的流动和释放面积的控制允许使用该方法和装置对火的生长速率进行模拟。所模拟的火的生长速率可再现特定燃料的生长速率和配置或一般的生长速率，例如“t-平方”的火源(即其中为放热速率，α为生长速率常数，t为时间)。惰性漂浮气体被释放处的垂直高度还可以改变以产生等效源，但由于与较低的垂直高度处夹带空气的速率相比，空气夹带入漂浮流的速率较低，因而使所需的气体流减少。所使用的系统压力范围从需要克服释放装置的管道系统中的水力损失的压力到与产生弗劳德数(Froude number，Fr)一致的压力，其中，在与产生弗劳德数一致的压力下，喷嘴或其它释放孔的一对直径内的流将与动量驱动的火源相反地模拟浮力驱动的火源。漂浮惰性气体的使用提供了用于相对高温流效应的低公差以及真实火源的燃烧产物的表面沉积应用中的实际装置。

如上所述，在一些实施方式中使用气体混合物。与只使用单一气体例如氦气相比而言，气体混合物的使用提供了更准确地控制气体浮力的机制。在其它实施方式中，将气体加热来控制浮力。另外的实施方式可采用气体混合物以及对混合气体加热来控制浮力。此外，除使用气体混合物之外，出于对所需浮力进行细致调整的目的，还可将示踪气体与漂浮气体混合用于可视化的目的。