[发明专利]一种可控气体环境、边墙结构的竖向燃烧特性实验装置

摘要

本发明公开了一种可控气体环境、边墙结构的竖向燃烧特性实验装置，包括实验台、分析控制柜、可燃气体储气瓶组和真空泵，所述实验台包括燃烧腔室、可变边墙结构的固定装置、气体均匀装置、热流传感器、线性点火装置、烟气收集装置；所述分析控制柜包括操作面板、气体混合调控系统、气体压力调控系统、热流数据采集装置、烟气毒性分析装置、计算机主机、计算机显示器、鼠标键盘；操作面板包括电源开关按钮、急停按钮、开始测量按钮及点火按钮；本发明属于实验教学或科研仪器技术领域，用于竖向布置可燃物在不同气体环境、不同边墙结构条件下燃烧过程中特性参数的测定，主要用于消防教学与科研工作之中。 1

主权项

1.一种可控气体环境、边墙结构的竖向燃烧特性实验装置，其特征在于，包括实验台、分析控制柜、可燃气体储气瓶组和真空泵，可燃气体储气瓶组与分析控制柜连接并提供实验所需气体，分析控制柜用于控制气体的混合比例，调节燃烧室内气体的压力，实验数据的处理、分析及输出，实验台记录实验数据传递至分析控制柜并从分析控制柜接收气体，真空泵与实验台连接；

所述实验台包括燃烧腔室、可变边墙结构的固定装置、气体均匀装置、热流传感器、线性点火装置、烟气收集装置；可变边墙结构的固定装置用于调节试样尺寸，灵活切换不同边墙结构形式，以实现多种边墙结构条件下可燃物的竖向燃烧实验；气体均匀装置用于增加混合气体的流动距离，均匀气体的流动方向，最终气体以较低流速均匀进入燃烧腔室内；热流传感器用于记录可燃物燃烧过程中试样表面所接收的热流变化，线性点火装置用于引燃可燃物，烟气收集装置采用排烟板均匀打孔设计，均匀分布14*14个圆形排烟孔，试样燃烧产生的烟气集聚在燃烧腔室的顶部，调节真空泵排烟速率，使得烟气收集装置形成局部负压，烟气通过排烟板的孔洞均匀排出燃烧腔室；

所述分析控制柜包括操作面板、气体混合调控系统、气体压力调控系统、热流数据采集装置、烟气毒性分析装置、计算机主机、计算机显示器、鼠标键盘；操作面板包括电源开关按钮、急停按钮、开始测量按钮及点火按钮；气体混合调控系统用于控制氮氧气体混合比例，包括氮气输入压力旋钮、氧气输入压力旋钮、氮氧比例输出旋钮及气体输出压力旋钮；气体压力调控系统用于控制燃烧腔室内气体的压力，包括压力调控控制盘，用于实现负压与正压的实时控制；热流数据采集装置用于采集热流传感器反馈的试样表面所接收的热流数据并将结果输出至计算机；烟气毒性分析装置用于烟气成分的分析并将结果输出至计算机；计算机主机主要用于存储热流采集装置、烟气毒性分析装置及温度测定系统输出的数据；计算机显示器用于显示计算机分析数据及结果。

2.根据权利要求1所述的一种可控气体环境、边墙结构的竖向燃烧特性实验装置，其特征在于，所述可变边墙结构的固定装置包括可控侧墙装置和可控后墙装置，可控侧墙装置包括两个侧墙结构，每一个侧墙结构里面有对称的四对薄板，薄板上下方设置薄板侧拉的卡槽，可控后墙装置为可前后移动的挡板装置。

3.根据权利要求1所述的一种可控气体环境、边墙结构的竖向燃烧特性实验装置，其特征在于，所述可控气体环境、边墙结构的竖向燃烧特性实验装置的实验操作方法包括如下步骤：

(1)选定边墙结构形式，根据实验要求选定并安装边墙结构装置，如需进行单侧受限实验，调整后墙薄板装置与试样的间距即可，间距的调整范围为0mm～400mm；如需进行侧墙受限实验，需要根据材料厚度安装可控侧墙装置，侧墙结构内薄板的数量来控制侧墙的宽度，薄型材料的侧墙宽度调整范围为10mm～50mm(厚型材料的侧墙调整宽度范围为30mm～150mm)；通过改变可控侧墙装置和可控后墙装置，可以实现六种不同边墙结构的灵活切换；

(2)调节试样架尺寸，根据实验尺寸要求，调整可燃物固定装置的位置即可，当进行较窄尺寸试验时，即需要减小竖向夹板的宽度，调节至实验所需的位置即可；当进行较宽尺寸试验时，即需要增大竖向夹板的宽度，调节至实验所需的位置即可，最大实验尺寸为0.5m*0.9m；

(3)将可燃物直接固定在可调节式可燃物固定装置中，完成可燃物的悬挂工作；

(4)打开电源开关，启动气体控制系统，开氮气和氧气气瓶，调节氮气、氧气输入压力旋钮至指定输入压力，调节氮氧比例旋钮控制氮气、氧气的输入比例，并以一定压力输出到燃烧腔室内；

(5)设定燃烧腔室内气体环境压力，通过压力传感器实时监测腔室内气体压力，将压力数据传至压力控制器进行编辑，通过PID技术控制变频真空泵的排烟速率，最终实现燃烧腔室内气体压力的实时控制；

(6)开启计算机，打开与该设备相配套的分析软件，分析软件主要用于记录实验过程中热流数据采集装置、温度数据采集系统、烟气毒性分析装置所记录的实验数据；

(7)打开操作面板中的开始按钮，实时记录实验中的试样表面所接收的热流变化、试样表面温度以及烟气毒性；

(8)通气30s，以确保燃烧室内气体达到指定氧气浓度，有效控制燃烧腔室内的气体环境压力，打开甲烷气瓶，按下试样点火按钮，线性点火装置点火，并点燃可燃物；

(9)可燃物着火，关闭线性点火装置和甲烷气瓶，火焰沿可燃物向上蔓延，当可燃物延烧完毕，整个燃烧过程结束，关闭氮氧气瓶，将实验所得数据统一输出，保存实验数据，关闭计算机，实验结束；

(10)实验数据分析，分析试样表面所接收的热流、试样表面温度以及烟气毒性，通过对不同气体环境、不同边墙结构条件下可燃物竖向燃烧过程中的性能参数进行定量分析，为有效提出防控竖向布置可燃物火灾的措施提供理论依据。