[发明专利]用于模拟典型可燃物阴燃反应的实验系统及实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及可燃物阴燃火灾研究领域，特别涉及一种用于模拟典型可燃物阴燃反应的实验系统及实验方法。

背景技术

当前各种新型建筑及装饰装修材料大量涌现，相当多的产品中含有大量可燃或易燃的高分子聚合物，很少的热量就可能导致此类材料发生阴燃火灾，释放出大量浓烟和有毒气体，直接危及人民的生命。阴燃多是指发生在缺氧条件下的不完全燃烧，会比通常的有焰燃烧释放出更多的有毒气体。另外，由于阴燃多发生于材料内部，难以探测和熄灭。与有焰燃烧相比，很少的热量就能使材料发生阴燃，并在一定条件下向明火转化，形成轰燃，导致发生严重的火灾事故。

可燃物阴燃是一种没有火焰产生的燃烧方式，目前对于可燃物燃烧性能的表征实验，考虑的火灾场景都是可燃物在小火源的作用下被点燃，火焰逐渐蔓延传播，从小火焰增长为大火焰，最后引起整个房间的轰燃的过程。比如氧指数(LOI)法、UL标准中的水平燃烧、垂直燃烧法、NBS烟箱法、锥形量热仪法等，而可燃物阴燃燃烧性能的表征则没有相关的标准。

目前虽然已有可燃物阴燃方面的研究，但是实验采用的基本都是一个固定的实验装置，热交换条件都是不变的，这与现实阴燃火灾处于变化状态是不符的，因此实验的效果与实际情况会产生较大误差。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于模拟典型可燃物阴燃反应的实验系统，该实验系统能够对影响阴燃燃烧特性的相关因素进行调整，用于研究可燃物材料的阴燃燃烧特性。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述的用于模拟典型可燃物阴燃反应的实验系统的实验方法，该方法可通过改变加热时间、氧气浓度等参数对不同的阴燃发生过程进行特性研究。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：用于模拟典型可燃物阴燃反应的实验系统，包括用于提供实验环境的阴燃环境系统、用于发生可燃物阴燃过程的阴燃反应系统和用于监测实验过程中加热温度和可燃物内部温度的阴燃过程监测系统，其中阴燃环境系统与阴燃反应系统通过输气管道相连；所述阴燃环境系统包括用于调节氧气浓度的气态环境调节装置和用于调节加热时间的加热环境调节装置。本发明通过改变氧气浓度、加热时间等可模拟典型可燃物的不同阴燃发生过程，通过采集加热温度和可燃物内部温度实现对阴燃的特性研究。

作为一种优选方案，所述气态环境调节装置包括用于调节组分气体流量和含氧量的多组分动态配气仪，以及分别与多组分动态配气仪相连的氮气储存装置和氧气储存装置，该多组分动态配气仪通过输气管道接到阴燃反应系统的底部。

作为一种优选方案，所述加热环境调节装置包括加热装置、电压调压器和加热电源，所述加热装置设置在阴燃反应系统的底部，包括第一多孔陶瓷片、第二多孔陶瓷片和一电阻丝，第一多孔陶瓷片上部开槽，电阻丝镶嵌在所述槽内，第二多孔陶瓷片覆盖在第一多孔陶瓷片上面；电阻丝与电压调压器连接，电压调压器与加热电源相连。通过电压调压器可控制电阻丝发热功率，进而实现对加热温度的调节。

作为一种优选方案，所述阴燃反应系统为圆柱状，从外至内由四层不锈钢管套接而成，从外至内不锈钢管之间分别设置保温棉填充层、保温水填充层、绝热材料填充层以及反应腔。从而提高阴燃反应系统的保温效果。

更进一步的，所述保温棉填充层填充的材料为硅酸铝保温棉，保温水填充层填充的材料为普通自来水，绝热材料填充层填充的材料为纳米绝热材料。采用上述材料进行填充，在实现保温的同时，也可节省成本。

更进一步的，所述加热装置整体为圆盘形，直径与阴燃反应系统中反应腔的内径一致。这一改进的目的是使得实验中在反应腔内的可燃物的底部受热均匀。

作为一种优选方案，所述阴燃过程监测系统包括温度传感装置、数据采集仪和数据分析系统，所述温度传感装置由若干热电偶组成，每个热电偶均分别与数据采集仪连接，数据采集仪还分别与加热环境调节装置、数据分析系统连接。从而数据采集仪可采集阴燃实验中可燃物内部温度数据、加热电压和加热时间。

更进一步的，所述温度传感装置中的热电偶为铠装热电偶，所有热电偶在反应腔内垂直方向上等间距放置，同时热电偶触点设在反应腔中心轴上，最下面的一支热电偶放置在所述加热装置上表面的中心。从而可以准确测量阴燃反应时反应腔内部的温度，同时测量加热装置的加热温度。