[发明专利]一种大尺度油池火燃烧速率测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种大尺度油池火燃烧速率测量装置，包括天平精密测量系统，与天平精密测量系统相连的引压管，以及与引压管相连的油池面液面压差采集管阵列，所述天平精密测量系统包括一个电子天平，位于电子天平上方的敞口小容器，以及与容器相连的软管；天平精密测量系统通过软管与引压管相连。本发明还提供了一种大尺度油池火燃烧速率测量方法。本发明提高了系统在燃烧环境，尤其是大尺度油池火的适用性，同时系统测量精度及可靠性有了极大提高，提高了测量的便捷性，几乎不受池火高温的影响，成本较低。可应用该发明方便的对大尺度池火燃烧时的燃烧速率展开测量，解决前期试验中燃烧速率无法精确测量的技术问题。

技术领域

本发明涉及一种检测测量装置，具体涉及一种大尺度油池火燃烧速率测量装置，本发明还涉及大尺度油池火燃烧速率测量方法。

背景技术

燃烧速率通常定义为燃烧化学反应消耗的燃料质量损失速率。对于普通油池火而言，上部火焰会通过对流、辐射和传导等方式将燃烧热量传递给液体燃料，液体燃料在该反馈热量作用下蒸发为气态燃料，在浮力作用下向上运动，与周围空气边混合边燃烧，最终在火焰顶部被消耗完。通常燃烧速率并不严格地等于燃料的蒸发速率，但一般两者差距可以忽略。油池火燃烧速率可用来计算火源的热释放速率，即火源在单位时间内释放的总热量。热释放速率是描述火灾过程的重要参数，它表示了火灾中能量的释放量，是决定火灾危险的基本因素。无量纲热释放速率还是建立火灾现象中各个物理量模型(火焰高度，温度分布，速度分布)的关键参数。目前还没有可以精确计算液体燃料燃烧速率的理论模型。因此，火灾实验中必须针对特定工况开展燃烧速率的测量工作。只有在可靠的燃烧速率测量基础上，才能够对火源的热释放速率进行准确计算，从而建立火灾过程重要动力学参量的物理模型。

油池火燃烧速率测量方法分为直接法和间接法两种方式。直接法就是利用电子天平或称重传感器实时测量燃料质量变化，或者测量液体燃料液位变化得到燃料质量变化。燃料质量对时间的倒数就是燃料的质量燃烧速率。间接法是指使用氧耗法原理得到火源的热释放速率和燃烧效率，进而计算燃料质量燃烧速率。当前中大尺度试验中的油池一般都是直接挖掘地面形成，无法使用精度较高的称重法测量燃烧速率。同时，由于无法在火焰上方设置大尺度集烟罩，因此利用氧耗法原理测量热释放速率的间接方法也不适用。只能用液位测量方法，但现有的液位测量方法也有一定的局限性。

液位测量在水处理、冶金和石油化工等领域应用很多。液位测量按照测量方式可以分为接触式和非接触式两种。

接触式液位测量法主要包括电容式、浮球式、吹泡式、压差式和热电偶阵列法等。

电容式液位计：依据电容感应原理，当被测介质浸汲测量电极的高度变化时，引起其电容变化。它可将各种物位、液位介质高度的变化转换成标准电流信号，远传至操作控制室供二次仪表或计算机装置进行集中显示、报警或自动控制。电容液位计体积小，容易实现远传和调节，适用于具有腐蚀性和高压的介质的液位测量。但火灾燃烧会极大影响该方式的测量精度

浮球式液位计:利用液体对磁性浮球的浮力原理。由浮球、插杆等组成，浮球液位计通过连接法兰安装于容器顶上，浮球根据排开液体体积相等等原理浮于液面，当容器的液位变化时浮球也随着上下移动，由于磁性作用，浮球液位计的干簧受磁性吸合，把液面位置变化成电信号，通过显示仪表用数字显示液体的实际位置，浮球液位计从而达到液面的远距离检测和控制。该方式测量实时燃烧速率的测量精度较低，难以精确测量变化幅度较小的中大尺度燃烧池的液位变化信息。

吹泡式液位计：原理是应用静压原理测量敞口容器液位。压缩空气经过过滤减压阀后，再经定值器输出一定的压力，经节流元件后分两路：一路进到安装在容器内的导管，由容器底部吹出；另一路进入压力计进行指示。当液位最低时，气泡吹出没有阻力，背压力零，压力计指零；当液位增高时，气泡吹出要克服液柱的静压力，背压增加，压力指示增大。因此，背压即压力计指示的压力大小，就反映了液面的高低。吹泡式液位计结构简单、价廉，适用于测量具有腐蚀性、粘度大和含有悬浮颗粒的敞口容器的液位，但精度较低。