用于細(xì)水霧滅火實(shí)驗(yàn)過(guò)程的質(zhì)量損失速率測(cè)試系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及消防技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于細(xì)水霧滅火實(shí)驗(yàn)過(guò)程的質(zhì)量損失速率測(cè)試系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熱釋放速率是火災(zāi)危害分析中重要的因素，它是物質(zhì)燃燒性能中最重要的參數(shù)。因此對(duì)于熱釋放速率的測(cè)量尤為重要。目前，主要通過(guò)兩種方法測(cè)量熱釋放速率，其一，耗氧法，研究表明，消耗單位摩爾質(zhì)量的氧氣產(chǎn)生的能力趨于定值，基于這個(gè)原理結(jié)合co2、co生成量可以計(jì)算出燃料的熱釋放速率，大型的錐形量熱儀也只是在自然風(fēng)作用下測(cè)試燃料的熱釋放速率。而且很多現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)風(fēng)速條件多變且并不具備錐形量熱儀，因此更多的測(cè)試熱釋放速率采用稱重法，即通過(guò)計(jì)算燃料的質(zhì)量損失速率從而計(jì)算熱釋放速率。但是，在火災(zāi)實(shí)驗(yàn)及理論模型計(jì)算過(guò)程中，在細(xì)水霧與火源相互作用的階段，由于細(xì)水霧與火源作用時(shí)，細(xì)水霧霧滴直接進(jìn)入了燃料內(nèi)部，造成燃料質(zhì)量的增加，而燃料因?yàn)槿紵|(zhì)量會(huì)逐步減小，因此無(wú)法準(zhǔn)確判斷燃料的減小值，也就無(wú)法準(zhǔn)確描述燃料的質(zhì)量損失速率，因此火源的熱釋放速率無(wú)法明確定義。有些學(xué)者直接使用未施加細(xì)水霧時(shí)的熱釋放速率作為計(jì)算值，很顯然這與實(shí)際情況不符，因此測(cè)出細(xì)水霧滅火過(guò)程中熱釋放速率值對(duì)于研究細(xì)水霧滅火機(jī)理及定量研究其滅火效果具有極其重要的意義。
[0003]此外，細(xì)水霧與煙氣的相互作用定量研究較少也較復(fù)雜，細(xì)水霧與煙氣的凝并作用是其中研究的重點(diǎn)。細(xì)水霧經(jīng)過(guò)高溫?zé)煔鈱訒r(shí)由于煙氣層溫度過(guò)高會(huì)大量的蒸發(fā)，使得穿過(guò)煙氣層到達(dá)火焰表面的細(xì)水霧霧通量減少。對(duì)于這些問(wèn)題，在細(xì)水霧滅火過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究中都或近似或忽略或由于實(shí)驗(yàn)條件無(wú)法滿足而只是進(jìn)行了定性的描述。而且由于細(xì)水霧分布不均勻，因此每個(gè)微小單元的細(xì)水霧霧通量也不盡相同，因此定量的描述單位區(qū)域通過(guò)煙氣層的細(xì)水霧通量以及到達(dá)火焰表面的細(xì)水霧霧通量對(duì)于定量研究細(xì)水霧與煙氣及火焰的相互作用尤為重要。
[0004]綜上，現(xiàn)有技術(shù)中存在如下缺陷:一、無(wú)法定量描述細(xì)水霧與火源作用時(shí)火源的熱釋放速率；二、未定量考慮微小單元內(nèi)細(xì)水霧穿過(guò)高溫?zé)煔鈱拥馁|(zhì)量損失分布；三、未定量考慮細(xì)水霧到達(dá)火焰表面不同區(qū)域的霧通量分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法準(zhǔn)確、方便地完成在細(xì)水霧滅火過(guò)程中定量研究的問(wèn)題。
[0007]( 二)技術(shù)方案
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于細(xì)水霧滅火實(shí)驗(yàn)過(guò)程的質(zhì)量損失速率測(cè)試系統(tǒng)，其包括燃燒油盤、稱量機(jī)構(gòu)、細(xì)水霧噴頭、集水槽、質(zhì)量傳感器、支撐架及移動(dòng)機(jī)構(gòu)；
[0009]所述燃燒油盤設(shè)置在所述稱量機(jī)構(gòu)上，且在所述燃燒油盤內(nèi)裝有燃料；所述細(xì)水霧噴頭對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述燃燒油盤的上方；且所述細(xì)水霧噴頭所噴出的霧滴相對(duì)于所述集水槽的中軸線呈軸對(duì)稱分布；所述集水槽設(shè)置在所述質(zhì)量傳感器上，且在所述集水槽內(nèi)設(shè)有多個(gè)獨(dú)立的收集單元；所述質(zhì)量傳感器設(shè)置在支撐架上，用于測(cè)試各個(gè)所述收集單元所收集的霧滴質(zhì)量；所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)所述支撐架升降移動(dòng)。
[0010]其中，還包括集水管；所述集水管呈半圓狀橫跨在所述燃燒油盤的兩側(cè)，所述集水管上對(duì)應(yīng)于所述燃燒油盤正上方的一段設(shè)有開口，用于收集落入所述燃燒油盤的霧滴；當(dāng)所述集水槽移動(dòng)至所述燃燒油盤的下方時(shí)，所述集水管的兩端分別與所述集水槽上的位于所述燃燒油盤兩側(cè)的收集單元連接。
[0011 ] 其中，所述稱量機(jī)構(gòu)為電子天平。
[0012]其中，所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)及傳動(dòng)組件，所述步進(jìn)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)組件與所述支撐架連接。
[0013]其中，各個(gè)所述收集單元呈方格狀均勻分布在集水槽中。
[0014]其中，所述細(xì)水霧噴頭通過(guò)高壓進(jìn)水管與供水設(shè)備連接。
[0015]本發(fā)明還提供一種采用上述質(zhì)量損失速率測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，該測(cè)試方法用于測(cè)量細(xì)水霧穿過(guò)煙氣層的質(zhì)量損失，其特征在于，包括如下步驟:
[0016]S1、控制燃燒油盤在有火源燃燒的工況下，待火源穩(wěn)定后會(huì)在其上方形成高度穩(wěn)定的煙氣層；
[0017]S2、移動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)煙氣層的高度自動(dòng)調(diào)節(jié)支撐架的高度，使得集水槽位于煙氣層的下邊界處；
[0018]S3、控制細(xì)水霧噴頭，使其按照預(yù)設(shè)時(shí)間噴出細(xì)水霧，該細(xì)水霧經(jīng)過(guò)煙氣層后落入集水槽，然后通過(guò)質(zhì)量傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量集水槽中所收集的霧滴質(zhì)量，從而測(cè)得經(jīng)過(guò)煙氣層汽化蒸發(fā)后進(jìn)入火焰區(qū)的霧滴質(zhì)量測(cè)量值；
[0019]S4、控制燃燒油盤在無(wú)火源燃燒的工況下，集水槽保持與步驟S2相同高度，同時(shí)控制細(xì)水霧噴頭也按照預(yù)設(shè)時(shí)間噴出細(xì)水霧；通過(guò)質(zhì)量傳感器測(cè)得霧滴質(zhì)量實(shí)際值；將霧滴質(zhì)量實(shí)際值與霧滴質(zhì)量測(cè)量值相減后得出細(xì)水霧通過(guò)煙氣層損失的霧滴質(zhì)量。
[0020]本發(fā)明還提供一種采用上述質(zhì)量損失速率測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，該測(cè)試方法用于測(cè)量在細(xì)水霧的作用下火源的質(zhì)量損失速率，其特征在于，包括如下步驟:
[0021]S1’、通過(guò)移動(dòng)機(jī)構(gòu)將支撐架移動(dòng)至燃燒油盤的下方；
[0022]S2’、控制細(xì)水霧噴頭，使其按照預(yù)設(shè)時(shí)間噴出細(xì)水霧，該細(xì)水霧經(jīng)過(guò)集水管的開口進(jìn)入燃燒油盤兩側(cè)的集水槽，然后通過(guò)質(zhì)量傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量集水槽中所收集的霧滴質(zhì)量;
[0023]S3’、根據(jù)集水管開口處表面積與燃燒油盤表面積之比求得落入整個(gè)燃燒油盤的細(xì)水霧霧滴質(zhì)量；
[0024]S4’、通過(guò)稱量機(jī)構(gòu)計(jì)算出燃燒油盤在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的質(zhì)量損失值；該質(zhì)量損失值與細(xì)水霧霧滴質(zhì)量求和后，再除以預(yù)設(shè)時(shí)間得出燃燒油盤內(nèi)燃料的質(zhì)量損失速率。
[0025](三)有益效果
[0026]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有以下有益效果:本發(fā)明提供了一種用于細(xì)水霧滅火實(shí)驗(yàn)過(guò)程的質(zhì)量損失速率測(cè)試系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、方便地完成在細(xì)水霧滅火過(guò)程中各個(gè)參數(shù)的定量研究；可定量的實(shí)時(shí)測(cè)量出火災(zāi)過(guò)程中進(jìn)入油池的細(xì)水霧質(zhì)量準(zhǔn)確求出燃料的質(zhì)量損失速率從而計(jì)算熱釋放速率；可定量的實(shí)時(shí)測(cè)量細(xì)水霧通過(guò)煙氣層的霧通量，并通過(guò)微小單元的獨(dú)立質(zhì)量實(shí)時(shí)測(cè)量定量描述細(xì)水霧質(zhì)量損失的分布；可定量的實(shí)時(shí)測(cè)量與火焰直接作用的細(xì)水霧霧通量分布。這些質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)研究細(xì)水霧滅火機(jī)理及細(xì)水霧與煙氣相互作用的定量研究具有重要的指導(dǎo)作用。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一用于細(xì)水霧滅火實(shí)驗(yàn)過(guò)程的質(zhì)量損失速率測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一集水槽的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明實(shí)施例二用于細(xì)水霧滅火實(shí)驗(yàn)過(guò)程的質(zhì)量損失速率測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]其中，1:尚壓進(jìn)水管；2:細(xì)水霧嗔頭；3:煙氣層；4:步進(jìn)電機(jī)；5:集水槽；6:質(zhì)量傳感器；7:支撐架；8:火焰；9:燃燒油盤；10:燃料；11:電子天平；12:集水管；13:收集單
J L.ο
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不能用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0032]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上；術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0033]在本發(fā)明的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可視具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0034]實(shí)施例一
[0035]如圖1-2所示，本實(shí)施例一提供的用于細(xì)水霧滅火實(shí)驗(yàn)過(guò)程的質(zhì)量損失速率測(cè)試系統(tǒng)，其包括燃燒油盤9、稱量機(jī)構(gòu)、細(xì)水霧噴頭2、集水槽5、質(zhì)量傳感器6、支撐架7及移動(dòng)機(jī)構(gòu)；
[0036]其中，燃燒油盤9設(shè)置在稱量機(jī)構(gòu)上，且在燃燒油盤9內(nèi)裝有燃料10，該燃燒油盤9在有火源燃燒的工況下，待火源穩(wěn)定后會(huì)在其上方形成高度穩(wěn)定的煙氣層3 ;細(xì)水霧噴頭2對(duì)應(yīng)設(shè)置在燃燒油盤9的上方，且細(xì)水霧噴頭2所噴出的霧滴相對(duì)于集水槽5的中軸線呈軸對(duì)稱分布；由于細(xì)水霧噴頭2為關(guān)于圓心對(duì)稱噴頭，因此所噴出的細(xì)水霧霧滴分布為中心對(duì)稱，且沿徑向方向霧滴密度逐漸減小，在集水槽5的中軸線兩側(cè)呈軸對(duì)稱分布。而且，集水槽5設(shè)置在質(zhì)量傳感器6上，且在集水槽5內(nèi)設(shè)有多個(gè)獨(dú)立的收集單元13 ;同時(shí)，質(zhì)量傳感器6設(shè)置在支撐架7上，用于測(cè)試各個(gè)收集單元13所收集的霧滴質(zhì)量；移動(dòng)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)支撐架7升降移動(dòng)，可帶動(dòng)集水槽5位于