[发明专利]一种多路并联热释放速率测试系统及测试方法

权利要求书

1.一种多路并联热释放速率测试系统，其特征在于，包括燃烧室、数据采集器、数据处理器和多个测试单元；每个所述测试单元包括烟气收集系统、烟气流量测量系统和烟气采样系统，所述烟气收集系统包括排烟管道、整流栅、取样段和排烟风机；所述烟气流量测量系统包括双向皮托管、差压传感器和热电偶；所述烟气采样系统包括烟气采样管、冷凝器、烟气过滤器、干燥装置、取样泵、转子流量计、氧传感器、CO₂传感器、CO传感器；所述排烟管道分别通过排烟口与所述燃烧室连通，每个所述测试单元中的所述排烟管道并联连接；所述取样段设置于所述排烟管道内部烟气充分混合的位置，所述整流栅安装于所述排烟管道内部，所述排烟风机安装于所述排烟管道的出口端；所述取样段内安装有所述双向皮托管、热电偶和烟气采样管，所述双向皮托管与所述差压传感器连接；所述烟气采样管的烟气输出端依次与所述冷凝器、烟气过滤器、干燥装置、取样泵、转子流量计、氧传感器、CO₂传感器和CO传感器连接，所述热电偶、差压传感器、氧传感器、CO₂传感器和CO传感器的信号输出端分别与所述数据采集器的信号输入端连接，所述数据采集器的信号输出端与所述数据处理器的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的多路并联热释放速率测试系统，其特征在于，所述排烟口位于所述燃烧室的侧壁，每个所述测试单元的排烟管道分别与所述燃烧室平行设置。

3.根据权利要求2所述的多路并联热释放速率测试系统，其特征在于，所述燃烧室两端分别安装有挡烟垂壁。

4.根据权利要求1所述的多路并联热释放速率测试系统，其特征在于，所述排烟口位于所述燃烧室的顶部，每个所述测试单元的排烟管道分别通过所述排烟口与所述燃烧室连通。

5.根据权利要求4所述的多路并联热释放速率测试系统，其特征在于，所述燃烧室两端分别安装有挡烟垂壁。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的多路并联热释放速率测试系统，其特征在于，所述双向皮托管安装于所述排烟管道的中心线上。

7.根据权利要求6所述的多路并联热释放速率测试系统，其特征在于，所述氧传感器采用氧化锆传感器，所述氧化锆传感器的探头部分安装于金属测试腔内，所述氧化锆传感器带有加热元件，所述加热元件与直流电源连接。

8.根据权利要求7所述的多路并联热释放速率测试系统，其特征在于，所述取样泵与转子流量计之间安装有三通接头，所述三通接头的支管与外部环境连通；所述排烟风机与变频器连接。

9.一种使用权利要求1-8中任一项所述的多路并联热释放速率测试系统实现热释放速率测试的方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)当所测试燃烧物的热释放速率峰值小于系统设计量程的45％时，使用一个测试单元工作；当所测试燃烧物的热释放速率峰值大于或等于系统设计量程的45％时，使用多个并联的测试单元同时工作；

(2)在实验开始前，首先打开排烟风机，待风机运转稳定后，打开取样泵，调节转子流量计，使流过转子流量计的样气流量为0.5～2L/min；

(3)将氧传感器、CO₂传感器、CO传感器接入电源，预热5min，然后采集氧传感器输出的电压，将此电压作为氧传感器计算时的本底电势值；

(4)点燃可燃物，数据采集器采集热电偶、差压传感器、氧传感器、CO₂传感器和CO传感器的数据送到数据处理器，数据处理器分别计算出各测试单元所测出的热释放速率变化，再将各测试单元的热释放速率相加即可得到燃烧物的热释放速率变化；每个测试单元的热释放速率由下式计算:

Q=E1qvXO2a[ΦΦ(α-1)+1]]]>

其中：XO2a=XO20]]>

Φ=XO20(1-XCO2-XCO)-XO2(1-XCO20)XO20(1-XCO2-XO2-XCO)]]>

式中：Q-热释放速率，MW；

E¹-消耗单位体积氧气所释放的热量，17.3MJ/m³；

-氧气的环境摩尔百分数，％；

-空气中氧浓度，％

Φ-耗氧系数；

α-燃烧反应的耗氧扩展系数，α＝1.105；-空气中CO₂浓度，％；

-烟气中CO₂浓度，％；

X_CO-烟气中CO浓度，％。