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      生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置及方法

      文檔序號(hào):40281724發(fā)布日期:2024-12-11 13:21閱讀:15來(lái)源:國(guó)知局
      生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置及方法

      本發(fā)明涉及燃燒實(shí)驗(yàn)?zāi)M,特別是涉及生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置及方法。


      背景技術(shù):

      1、近年來(lái),生物質(zhì)野火燃燒對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題構(gòu)成了非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。隨著野火燃燒規(guī)模的不斷增加,如各種規(guī)?;馂?zāi)的發(fā)生以及為了降低火災(zāi)的發(fā)生而進(jìn)行的計(jì)劃燒除不斷擴(kuò)展,通過(guò)燃燒減少農(nóng)業(yè)廢物和清理土地等。野火燃燒日益成為全球大氣污染物的最大來(lái)源之一,野火燃燒不僅對(duì)大氣環(huán)境,空氣質(zhì)量以及氣候造成了重大影響,還對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成影響。了解野火燃燒環(huán)境影響問(wèn)題將變得越來(lái)越重要。

      2、生物質(zhì)野火燃燒產(chǎn)生的排放物的化學(xué)成分復(fù)雜,而且野火燃燒產(chǎn)生的煙霧會(huì)隨著不同的環(huán)境條件在大氣中冷卻、稀釋和發(fā)生各種反應(yīng),導(dǎo)致野火燃燒產(chǎn)生排放物的化學(xué)成分變得更加復(fù)雜,加大了人們對(duì)于野火燃燒的研究的挑戰(zhàn)性。

      3、公開(kāi)號(hào)為cn112729753a中公開(kāi)的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了模擬各種坡度和峽谷等地貌的火發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)條件的風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn),研究林火行為特性、蔓延擴(kuò)散機(jī)理。并未對(duì)各種生物質(zhì)在不同環(huán)境條件下的燃燒進(jìn)行研究。公開(kāi)號(hào)為cn217520703u中公開(kāi)的中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)公開(kāi)了模擬可變環(huán)境下森林火災(zāi)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)控制吹入燃燒倉(cāng)內(nèi)氣體的流速、溫度、濕度模擬不同環(huán)境條件下森林火災(zāi)提高森林火災(zāi)行為和林火蔓延研究的精度。該技術(shù)僅局限于森林火災(zāi)的火行為及蔓延進(jìn)行研究,并未對(duì)燃燒所產(chǎn)生的污染物進(jìn)行研究。公開(kāi)號(hào)為cn107687930a中公開(kāi)的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了模擬不同風(fēng)場(chǎng)條件下的火災(zāi)及火災(zāi)煙氣流動(dòng)特性。該技術(shù)并未對(duì)其他條件下的燃燒進(jìn)行模擬研究及缺少燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣中化學(xué)組分的研究和煙氣的化學(xué)變化。因此需要一個(gè)比較完整的模擬生物質(zhì)野火燃燒在不同環(huán)境、地形等影響條件下的燃燒特性及排放污染物的化學(xué)組分,燃燒所排放污染物化學(xué)組分在大氣環(huán)境中的變化情況的一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法,來(lái)促進(jìn)科研者對(duì)野火燃燒的相關(guān)研究是非常必要的。


      技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

      1、本發(fā)明的目的是提供生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置及方法,以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。

      2、為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了如下方案:本發(fā)明提供生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,包括:

      3、風(fēng)洞主體,所述風(fēng)洞主體包括支架,所述支架上同軸依次串聯(lián)有入口收縮段、試驗(yàn)段、擴(kuò)散段、動(dòng)力段、出口擴(kuò)散段;

      4、燃燒平臺(tái),所述燃燒平臺(tái)包括安裝在所述試驗(yàn)段內(nèi)底部固定連接有底座,所述底座頂面轉(zhuǎn)動(dòng)連接有轉(zhuǎn)盤(pán),所述轉(zhuǎn)盤(pán)頂面安裝有地形模擬組件;

      5、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)安裝在所述試驗(yàn)段內(nèi),所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述轉(zhuǎn)盤(pán)對(duì)應(yīng)設(shè)置;

      6、調(diào)節(jié)系統(tǒng),所述調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)置在所述入口收縮段與所述試驗(yàn)段之間,所述調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)風(fēng)速溫度和濕度;

      7、消防系統(tǒng),所述消防系統(tǒng)設(shè)置在所述試驗(yàn)段內(nèi);

      8、采樣裝置,所述采樣裝置包括設(shè)置在試驗(yàn)段內(nèi)的四組采樣組件,四組所述采樣組件分別用于采集生物質(zhì)燃燒陰燃階段排放物、明燃階段排放物、進(jìn)入大氣中的燃燒排放物以及在大氣中反應(yīng)后的燃燒排放物。

      9、根據(jù)本發(fā)明提供的生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,所述入口收縮段處設(shè)置有蜂窩整流器,所述蜂窩整流器用于控制所述風(fēng)洞主體內(nèi)流場(chǎng)。

      10、根據(jù)本發(fā)明提供的生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,所述地形模擬組件包括兩滑動(dòng)連接在所述轉(zhuǎn)盤(pán)頂部的伸縮桿,所述伸縮桿的輸出端對(duì)稱鉸接有平板,所述平板、所述轉(zhuǎn)盤(pán)、所述伸縮桿之間呈三角形結(jié)構(gòu)設(shè)置,兩所述伸縮桿上相鄰的所述平板與均所述轉(zhuǎn)盤(pán)中心位置固定鉸接,兩所述伸縮桿上相互遠(yuǎn)離的所述平板與所述轉(zhuǎn)盤(pán)之間滑動(dòng)鉸接。

      11、根據(jù)本發(fā)明提供的生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,所述轉(zhuǎn)盤(pán)底部轉(zhuǎn)動(dòng)連接有轉(zhuǎn)軸,所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述底座頂部,所述底座上安裝有傳動(dòng)組件,所述傳動(dòng)組件與所述轉(zhuǎn)軸之間傳動(dòng)配合。

      12、根據(jù)本發(fā)明提供的生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括風(fēng)速儀、溫度傳感器和濕度傳感器,所述風(fēng)速儀、所述溫度傳感器、所述濕度傳感器均設(shè)置在所述試驗(yàn)段靠近所述入口收縮段的內(nèi)壁上。

      13、根據(jù)本發(fā)明提供的生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,所述調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)和溫濕度控制器,所述風(fēng)機(jī)、溫濕度控制器均設(shè)置子案所述試驗(yàn)段與所述入口收縮段之間。

      14、根據(jù)本發(fā)明提供的生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,所述消防系統(tǒng)包括設(shè)置在所述試驗(yàn)段內(nèi)壁的防火布,所述試驗(yàn)段頂部安裝有消防噴頭,所述消防噴頭通過(guò)水帶與供水裝置連接。

      15、根據(jù)本發(fā)明提供的生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,所述采樣組件包括采樣架,所述采樣架上安裝有采樣頭,采集陰燃階段排放物的所述采樣組件的所述采樣架沿所述試驗(yàn)段軸線方向滑動(dòng)連接在所述試驗(yàn)段內(nèi);采集明燃階段排放物的所述采樣組件的所述采樣架設(shè)置在所述地形模擬組件的上方;采集進(jìn)入大氣中的燃燒排放物的所述采樣組件的所述采樣架設(shè)置在所述地形模擬組件上方,且距所述地形模擬組件垂直距離為0.5m-1m;采集在大氣中反應(yīng)后的燃燒排放物的所述采樣組件的所述采樣架設(shè)置在距所述地形模擬組件橫向長(zhǎng)度1m-1.5m處的位置。

      16、物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)方法,包括如下步驟:

      17、步驟一,通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集風(fēng)洞主體內(nèi)的風(fēng)速、溫度和濕度,打開(kāi)調(diào)節(jié)系統(tǒng),通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)風(fēng)速、溫度和濕度,直至達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的環(huán)境條件;

      18、步驟二,地形模擬組件模擬預(yù)設(shè)坡度的山峰和山谷地形,將選取的生物質(zhì)燃料設(shè)置在轉(zhuǎn)盤(pán)上;

      19、步驟三,將四組采樣組件分別安裝在試驗(yàn)段對(duì)應(yīng)位置;

      20、步驟四,根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求再次查看實(shí)驗(yàn)環(huán)境所需的風(fēng)速、溫濕度是否達(dá)到要求,如達(dá)到要求打開(kāi)采樣組件開(kāi)始實(shí)驗(yàn),如未達(dá)到要求采用調(diào)節(jié)系統(tǒng)重新調(diào)節(jié),直至達(dá)到實(shí)驗(yàn)條件;

      21、步驟五,點(diǎn)燃生物質(zhì)燃料,開(kāi)始實(shí)驗(yàn),四組蔡妍組件分別采集生物質(zhì)燃燒陰燃階段排放物、明燃階段排放物、進(jìn)入大氣中的燃燒排放物以及在大氣中反應(yīng)后的燃燒排放物,直至生物質(zhì)燃料燃盡;

      22、步驟六,無(wú)煙后關(guān)閉調(diào)節(jié)系統(tǒng),采用消防系統(tǒng)撲滅殘留余火,整理試驗(yàn)段恢復(fù)至原狀,調(diào)整參數(shù)進(jìn)行下次實(shí)驗(yàn)。

      23、本發(fā)明公開(kāi)了以下技術(shù)效果:

      24、本發(fā)明通過(guò)地形模擬組件、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)置可以模擬不同的地形,、不同生物質(zhì)燃料、不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境、從而可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)生物質(zhì)野火燃燒設(shè)定合理的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行模擬生物質(zhì)野火燃燒模擬實(shí)驗(yàn),提高了裝置的適用范圍。

      25、本發(fā)明通過(guò)設(shè)立不同位置的采樣點(diǎn),采集生物質(zhì)野火燃燒不同燃燒階段的排放物及排放物在大氣中反應(yīng)后的排放物,可探究生物質(zhì)野火燃燒在燃燒過(guò)程當(dāng)中其排放物的化學(xué)組分及化學(xué)組分的變化。



      技術(shù)特征:

      1.生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,其特征在于,包括:

      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,其特征在于:所述入口收縮段(2)處設(shè)置有蜂窩整流器(10),所述蜂窩整流器(10)用于控制所述風(fēng)洞主體內(nèi)流場(chǎng)。

      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,其特征在于:所述地形模擬組件包括兩滑動(dòng)連接在所述轉(zhuǎn)盤(pán)(8)頂部的伸縮桿(11),所述伸縮桿(11)的輸出端對(duì)稱鉸接有平板(12),所述平板(12)、所述轉(zhuǎn)盤(pán)(8)、所述伸縮桿(11)之間呈三角形結(jié)構(gòu)設(shè)置,兩所述伸縮桿(11)上相鄰的所述平板(12)與均所述轉(zhuǎn)盤(pán)(8)中心位置固定鉸接,兩所述伸縮桿(11)上相互遠(yuǎn)離的所述平板(12)與所述轉(zhuǎn)盤(pán)(8)之間滑動(dòng)鉸接。

      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,其特征在于:所述轉(zhuǎn)盤(pán)(8)底部轉(zhuǎn)動(dòng)連接有轉(zhuǎn)軸(13),所述轉(zhuǎn)軸(13)轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述底座(7)頂部,所述底座(7)上安裝有傳動(dòng)組件,所述傳動(dòng)組件與所述轉(zhuǎn)軸(13)之間傳動(dòng)配合。

      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括風(fēng)速儀、溫度傳感器和濕度傳感器,所述風(fēng)速儀、所述溫度傳感器、所述濕度傳感器均設(shè)置在所述試驗(yàn)段(3)靠近所述入口收縮段(2)的內(nèi)壁上。

      6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,其特征在于:所述調(diào)節(jié)系統(tǒng)(9)包括風(fēng)機(jī)和溫濕度控制器,所述風(fēng)機(jī)、溫濕度控制器均設(shè)置子案所述試驗(yàn)段(3)與所述入口收縮段(2)之間。

      7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,其特征在于:所述消防系統(tǒng)包括設(shè)置在所述試驗(yàn)段(3)內(nèi)壁的防火布(15),所述試驗(yàn)段(3)頂部安裝有消防噴頭,所述消防噴頭通過(guò)水帶與供水裝置連接。

      8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,其特征在于:所述采樣組件(14)包括采樣架,所述采樣架上安裝有采樣頭,采集陰燃階段排放物的所述采樣組件(14)的所述采樣架沿所述試驗(yàn)段(3)軸線方向滑動(dòng)連接在所述試驗(yàn)段(3)內(nèi);采集明燃階段排放物的所述采樣組件(14)的所述采樣架設(shè)置在所述地形模擬組件的上方;采集進(jìn)入大氣中的燃燒排放物的所述采樣組件(14)的所述采樣架設(shè)置在所述地形模擬組件上方,且距所述地形模擬組件垂直距離為0.5m-1m;采集在大氣中反應(yīng)后的燃燒排放物的所述采樣組件(14)的所述采樣架設(shè)置在距所述地形模擬組件橫向長(zhǎng)度1m-1.5m處的位置。

      9.物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)方法,基于權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置,其特征在于,包括如下步驟:


      技術(shù)總結(jié)
      本發(fā)明公開(kāi)生物質(zhì)野火燃燒風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)裝置及方法,包括:風(fēng)洞主體,風(fēng)洞主體包括支架,支架上同軸依次串聯(lián)有入口收縮段、試驗(yàn)段、擴(kuò)散段、動(dòng)力段、出口擴(kuò)散段;燃燒平臺(tái),燃燒平臺(tái)包括安裝在試驗(yàn)段內(nèi)底部固定連接有底座,底座頂面轉(zhuǎn)動(dòng)連接有轉(zhuǎn)盤(pán),轉(zhuǎn)盤(pán)頂面安裝有地形模擬組件;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)安裝在試驗(yàn)段內(nèi),數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與轉(zhuǎn)盤(pán)對(duì)應(yīng)設(shè)置;調(diào)節(jié)系統(tǒng),調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)置在入口收縮段與試驗(yàn)段之間,調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)風(fēng)速溫度和濕度;消防系統(tǒng),消防系統(tǒng)設(shè)置在試驗(yàn)段內(nèi);采樣裝置,采樣裝置包括設(shè)置在試驗(yàn)段內(nèi)的四組采樣組件。本發(fā)明可探究不同環(huán)境及地形條件下燃燒產(chǎn)生的排放物在大氣環(huán)境中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及排放物的化學(xué)成分變化。

      技術(shù)研發(fā)人員:韓新宇,李清華,史建武,尹嘉毅,蘇豪杰,李端恒
      受保護(hù)的技術(shù)使用者:昆明理工大學(xué)
      技術(shù)研發(fā)日:
      技術(shù)公布日:2024/12/10
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