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用于模擬典型可燃物陰燃反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)方法

文檔序號(hào):8456374閱讀:691來(lái)源:國(guó)知局
用于模擬典型可燃物陰燃反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可燃物陰燃火災(zāi)研宄領(lǐng)域,特別涉及一種用于模擬典型可燃物陰燃反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前各種新型建筑及裝飾裝修材料大量涌現(xiàn),相當(dāng)多的產(chǎn)品中含有大量可燃或易燃的高分子聚合物,很少的熱量就可能導(dǎo)致此類材料發(fā)生陰燃火災(zāi),釋放出大量濃煙和有毒氣體,直接危及人民的生命。陰燃多是指發(fā)生在缺氧條件下的不完全燃燒,會(huì)比通常的有焰燃燒釋放出更多的有毒氣體。另外,由于陰燃多發(fā)生于材料內(nèi)部,難以探測(cè)和熄滅。與有焰燃燒相比,很少的熱量就能使材料發(fā)生陰燃,并在一定條件下向明火轉(zhuǎn)化,形成轟燃,導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重的火災(zāi)事故。
[0003]可燃物陰燃是一種沒(méi)有火焰產(chǎn)生的燃燒方式,目前對(duì)于可燃物燃燒性能的表征實(shí)驗(yàn),考慮的火災(zāi)場(chǎng)景都是可燃物在小火源的作用下被點(diǎn)燃,火焰逐漸蔓延傳播,從小火焰增長(zhǎng)為大火焰,最后引起整個(gè)房間的轟燃的過(guò)程。比如氧指數(shù)(LOI)法、UL標(biāo)準(zhǔn)中的水平燃燒、垂直燃燒法、NBS煙箱法、錐形量熱儀法等,而可燃物陰燃燃燒性能的表征則沒(méi)有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]目前雖然已有可燃物陰燃方面的研宄,但是實(shí)驗(yàn)采用的基本都是一個(gè)固定的實(shí)驗(yàn)裝置,熱交換條件都是不變的,這與現(xiàn)實(shí)陰燃火災(zāi)處于變化狀態(tài)是不符的,因此實(shí)驗(yàn)的效果與實(shí)際情況會(huì)產(chǎn)生較大誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足,提供一種用于模擬典型可燃物陰燃反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠?qū)τ绊戧幦既紵匦缘南嚓P(guān)因素進(jìn)行調(diào)整,用于研宄可燃物材料的陰燃燃燒特性。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于上述的用于模擬典型可燃物陰燃反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法,該方法可通過(guò)改變加熱時(shí)間、氧氣濃度等參數(shù)對(duì)不同的陰燃發(fā)生過(guò)程進(jìn)行特性研宄。
[0007]本發(fā)明的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):用于模擬典型可燃物陰燃反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),包括用于提供實(shí)驗(yàn)環(huán)境的陰燃環(huán)境系統(tǒng)、用于發(fā)生可燃物陰燃過(guò)程的陰燃反應(yīng)系統(tǒng)和用于監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加熱溫度和可燃物內(nèi)部溫度的陰燃過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng),其中陰燃環(huán)境系統(tǒng)與陰燃反應(yīng)系統(tǒng)通過(guò)輸氣管道相連;所述陰燃環(huán)境系統(tǒng)包括用于調(diào)節(jié)氧氣濃度的氣態(tài)環(huán)境調(diào)節(jié)裝置和用于調(diào)節(jié)加熱時(shí)間的加熱環(huán)境調(diào)節(jié)裝置。本發(fā)明通過(guò)改變氧氣濃度、加熱時(shí)間等可模擬典型可燃物的不同陰燃發(fā)生過(guò)程,通過(guò)采集加熱溫度和可燃物內(nèi)部溫度實(shí)現(xiàn)對(duì)陰燃的特性研宄。
[0008]作為一種優(yōu)選方案,所述氣態(tài)環(huán)境調(diào)節(jié)裝置包括用于調(diào)節(jié)組分氣體流量和含氧量的多組分動(dòng)態(tài)配氣儀,以及分別與多組分動(dòng)態(tài)配氣儀相連的氮?dú)鈨?chǔ)存裝置和氧氣儲(chǔ)存裝置,該多組分動(dòng)態(tài)配氣儀通過(guò)輸氣管道接到陰燃反應(yīng)系統(tǒng)的底部。
[0009]作為一種優(yōu)選方案,所述加熱環(huán)境調(diào)節(jié)裝置包括加熱裝置、電壓調(diào)壓器和加熱電源,所述加熱裝置設(shè)置在陰燃反應(yīng)系統(tǒng)的底部,包括第一多孔陶瓷片、第二多孔陶瓷片和一電阻絲,第一多孔陶瓷片上部開槽,電阻絲鑲嵌在所述槽內(nèi),第二多孔陶瓷片覆蓋在第一多孔陶瓷片上面;電阻絲與電壓調(diào)壓器連接,電壓調(diào)壓器與加熱電源相連。通過(guò)電壓調(diào)壓器可控制電阻絲發(fā)熱功率,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱溫度的調(diào)節(jié)。
[0010]作為一種優(yōu)選方案,所述陰燃反應(yīng)系統(tǒng)為圓柱狀,從外至內(nèi)由四層不銹鋼管套接而成,從外至內(nèi)不銹鋼管之間分別設(shè)置保溫棉填充層、保溫水填充層、絕熱材料填充層以及反應(yīng)腔。從而提高陰燃反應(yīng)系統(tǒng)的保溫效果。
[0011]更進(jìn)一步的,所述保溫棉填充層填充的材料為硅酸鋁保溫棉,保溫水填充層填充的材料為普通自來(lái)水,絕熱材料填充層填充的材料為納米絕熱材料。采用上述材料進(jìn)行填充,在實(shí)現(xiàn)保溫的同時(shí),也可節(jié)省成本。
[0012]更進(jìn)一步的,所述加熱裝置整體為圓盤形,直徑與陰燃反應(yīng)系統(tǒng)中反應(yīng)腔的內(nèi)徑一致。這一改進(jìn)的目的是使得實(shí)驗(yàn)中在反應(yīng)腔內(nèi)的可燃物的底部受熱均勻。
[0013]作為一種優(yōu)選方案,所述陰燃過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括溫度傳感裝置、數(shù)據(jù)采集儀和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),所述溫度傳感裝置由若干熱電偶組成,每個(gè)熱電偶均分別與數(shù)據(jù)采集儀連接,數(shù)據(jù)采集儀還分別與加熱環(huán)境調(diào)節(jié)裝置、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)連接。從而數(shù)據(jù)采集儀可采集陰燃實(shí)驗(yàn)中可燃物內(nèi)部溫度數(shù)據(jù)、加熱電壓和加熱時(shí)間。
[0014]更進(jìn)一步的,所述溫度傳感裝置中的熱電偶為鎧裝熱電偶,所有熱電偶在反應(yīng)腔內(nèi)垂直方向上等間距放置,同時(shí)熱電偶觸點(diǎn)設(shè)在反應(yīng)腔中心軸上,最下面的一支熱電偶放置在所述加熱裝置上表面的中心。從而可以準(zhǔn)確測(cè)量陰燃反應(yīng)時(shí)反應(yīng)腔內(nèi)部的溫度,同時(shí)測(cè)量加熱裝置的加熱溫度。
[0015]作為一種優(yōu)選方案,所述陰燃過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括煙氣冷凝采樣系統(tǒng)、用于對(duì)冷凝后的煙氣中各組分進(jìn)行分析檢測(cè)的氣相色譜儀、用于測(cè)量煙氣成份的燃燒分析儀,所述煙氣冷凝采樣系統(tǒng)與氣相色譜儀相連,所述氣相色譜儀、燃燒分析儀分別與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)連接;所述煙氣冷凝采樣系統(tǒng)、燃燒分析儀的采集口均設(shè)在反應(yīng)腔的頂部。氣相色譜儀可以分析煙氣樣品中的co、co2濃度,燃燒分析儀可以實(shí)時(shí)檢測(cè)反應(yīng)腔的氧氣、CO和CO2濃度,兩者對(duì)比分析陰燃反應(yīng)中煙氣的成分信息,使測(cè)量結(jié)果更全面。
[0016]一種基于上述的用于模擬典型可燃物陰燃反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法,包括步驟:將試樣裝進(jìn)陰燃反應(yīng)系統(tǒng)中,然后按照預(yù)設(shè)的氧化劑流量和氧氣濃度將空氣輸送到陰燃反應(yīng)系統(tǒng)的底部;然后按照預(yù)設(shè)的加熱時(shí)間及加熱電壓對(duì)陰燃反應(yīng)系統(tǒng)中的試樣進(jìn)行加熱,采集陰燃反應(yīng)系統(tǒng)中陰燃實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加熱溫度和試樣內(nèi)部溫度;當(dāng)達(dá)到停止加熱條件時(shí),停止加熱;繼續(xù)采集陰燃反應(yīng)系統(tǒng)中試樣內(nèi)部溫度,當(dāng)溫度低于預(yù)設(shè)的溫度時(shí),停止實(shí)驗(yàn)。從而可以通過(guò)改變加熱時(shí)間、熱流強(qiáng)度、氧化劑流量和氧氣濃度等參數(shù)對(duì)不同的陰燃發(fā)生過(guò)程進(jìn)行特性研宄。
[0017]具體的,所述實(shí)驗(yàn)方法包括如下步驟:
[0018](I)將試樣裝進(jìn)陰燃反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)腔中,將陰燃過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的熱電偶安裝在反應(yīng)腔指定位置,將每個(gè)熱電偶均與數(shù)據(jù)采集儀連接;
[0019](2)打開氣態(tài)環(huán)境調(diào)節(jié)裝置中氮?dú)鈨?chǔ)存裝置和氧氣儲(chǔ)存裝置的氣體閥門,并打開多組分動(dòng)態(tài)配氣儀,按實(shí)驗(yàn)工況要求配置氧化劑流量和氧氣濃度,然后將配置后的氣體通過(guò)輸氣管道輸送至陰燃反應(yīng)系統(tǒng)底部;
[0020](3)打開陰燃過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng),配置熱電偶溫度和加熱電壓的掃描通道,設(shè)置采樣頻率并開始掃描;
[0021](4)開啟加熱電源,電阻絲發(fā)熱,開始實(shí)驗(yàn),根據(jù)預(yù)先設(shè)定的工況要求,通過(guò)電壓調(diào)壓器調(diào)節(jié)加熱電源的加熱電壓和加熱時(shí)間;
[0022](5)實(shí)時(shí)采集溫度變化和加熱時(shí)間,一旦達(dá)到停止加熱條件,則將加熱電源的加熱電壓調(diào)至為O ;
[0023](6)停止加熱后,試樣通過(guò)氧化反應(yīng)釋放的熱量維持其向前傳播或逐漸熄滅,這一過(guò)程中繼續(xù)采集陰燃反應(yīng)系統(tǒng)中試樣內(nèi)部溫度,當(dāng)各熱電偶測(cè)量點(diǎn)的溫度均降至預(yù)設(shè)的溫度以下時(shí),停止實(shí)驗(yàn)并保存數(shù)據(jù);
[0024](7)關(guān)閉加熱電源和氣體閥門,取出陰燃后的殘留可燃物,實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0026]1、本發(fā)明可用于模擬典型可燃物(例如聚氨酯軟泡材料等)陰燃反應(yīng),對(duì)于實(shí)際陰燃反應(yīng)中的影響因素,例如加熱時(shí)間、氧化劑流量、氧氣濃度等,在該模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中均可以進(jìn)行調(diào)整,從而可以更真實(shí)的對(duì)陰燃發(fā)生過(guò)程進(jìn)行特性研宄。
[0027]2、本發(fā)明中還設(shè)有氣相色譜儀、燃燒分析儀等,可同時(shí)對(duì)陰燃反應(yīng)過(guò)程中釋放的有毒煙氣進(jìn)行成分分析,使測(cè)量更全面,功能更多樣化。
[0028]3、本發(fā)明采用的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)加熱時(shí)間、氧化劑流量、氧氣濃度等重要參數(shù)的可調(diào)整性,使得實(shí)驗(yàn)的環(huán)境的選擇更多樣性,可以得到可燃物更全面的陰燃特性,同時(shí),實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)不同可燃物可選擇不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境,也保證了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的廣泛適用性。
[0029]4、本發(fā)明所包含的系統(tǒng)可以應(yīng)用到新型建筑材料進(jìn)行陰燃特性的測(cè)試,判定材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性,起到預(yù)防建筑火災(zāi)的作用。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖2為本發(fā)明中陰燃反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]其中:1 一氮?dú)鈨?chǔ)存裝置;2—氧氣儲(chǔ)存裝置;3—多組分動(dòng)態(tài)配氣儀;4一輸氣管道;5—加熱裝置;51—第一多孔陶瓷片;52—第二多孔陶瓷片;53—電阻絲;6—陰燃反應(yīng)系統(tǒng);61—不銹鋼管;62—保溫棉填充層;63—保溫水填充層;64—絕熱材料填充層;65—反應(yīng)腔;7—熱電偶;8—數(shù)據(jù)采集儀;9一數(shù)據(jù)分析系統(tǒng);10—煙氣冷凝采樣系統(tǒng);11一氣相色譜儀;12—燃燒分析儀;13—熱電偶插口。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述,但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0034]實(shí)施例1
[0035]本實(shí)施例所述的用于模擬典型可燃物陰燃反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參見圖1,具體包括陰燃環(huán)境系統(tǒng)、陰燃反應(yīng)系統(tǒng)、陰燃過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)三個(gè)部分,這三部分環(huán)環(huán)相扣。其中,陰燃環(huán)境系統(tǒng)主要調(diào)節(jié)陰燃反應(yīng)系統(tǒng)的環(huán)境(加熱時(shí)間、熱流強(qiáng)度、氧化劑流量和氧氣濃度參數(shù)等)以滿足實(shí)驗(yàn)要求,陰燃反應(yīng)系統(tǒng)是主系統(tǒng),包含用于發(fā)生可燃反應(yīng)的陰燃實(shí)驗(yàn)裝置,陰燃過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是用于監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加熱溫度和可燃物內(nèi)部溫度,其中陰燃環(huán)境系統(tǒng)與陰燃反應(yīng)系統(tǒng)通過(guò)輸氣管道相連。本實(shí)施例為典型可燃物陰燃特性研宄提供了一套科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),同時(shí)通過(guò)圖1所示系統(tǒng),可提供檢測(cè)典型可燃物其陰燃波向前傳播的特征溫度的實(shí)現(xiàn)方法。本實(shí)施例針對(duì)聚氨酯軟泡的陰燃進(jìn)行說(shuō)明。
[0036]本實(shí)施例中,陰燃環(huán)境系統(tǒng)包括氣態(tài)環(huán)境調(diào)節(jié)裝置和加熱環(huán)境調(diào)節(jié)裝置。所述氣態(tài)環(huán)境調(diào)節(jié)裝置包括用于調(diào)節(jié)組分氣體流量和含氧量的多組分動(dòng)態(tài)配氣儀3,以及分別與多組分動(dòng)態(tài)配氣儀相連的氮?dú)鈨?chǔ)存裝置I和氧氣儲(chǔ)存裝置2,該多組分動(dòng)態(tài)配氣儀I通過(guò)孔徑為25m
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