[实用新型]一种自反馈时变热流下聚合物热解着火实验装置

说明书

本实用新型涉及一种辐射加热实验装置及在该装置下聚合物热解着火的测试系统，特别是涉及一种自反馈时变热流下聚合物热解着火实验装置。包括底座、加热部件、电机传动装置、纵向支架和控制箱，电机传动装置设置在底座下部，在底座上部一侧设置有纵向支架，在纵向支架旁设有垂直于底座的挡板转杆和电火花转杆；所述挡板转杆和电火花转杆均与底座通过旋转轴相连；电机传动装置包括电机及其机械组件；在挡板转杆的上部设有垂直于挡板转杆的圆形挡板；加热部件包括加热锥、加热锥外壳和电火花点火器；在加热锥中部固定安装两根第一热电偶通过开在加热锥外壳两侧的穿孔连接至控制箱；控制箱由温控器、挡板开关、电火花点火器开关和加热开关组成。

技术领域

本实用新型涉及一种辐射加热实验装置及在该装置下聚合物热解着火的测试系统，特别是涉及一种自反馈时变热流下聚合物热解着火实验装置。

背景技术

聚合物在外部热流作用下热解着火是材料从未燃向着火状态转变的最开始阶段，也是预防和控制聚合物火灾进一步发展的最关键阶段。实验研究辐射加热条件下聚合物热解着火过程在固体可燃物火灾风险评估和控制中具有重要意义。

现有聚合物热解着火实验和理论研究主要集中在常热流领域。目前最常用的固体可燃物热解着火标准实验测试装置为美国国家标准与技术研究院NIST研发的锥型量热仪（Cone calorimeter），其锥型电阻抗辐射加热源可提供稳定的0-100kW/m2范围热流。但在实际火灾场景中，由于火势变化和火焰移动等原因，未燃材料接收到的辐射热流通常是随时间变化的，即时变热流。已有学者对固定位置处火蔓延中材料接收到的热流进行过实验测定，结果表明其热流大小随时间指数增长（S. Manzello et al. Fire Mater, in: 11thInternational Conference, San Francisco, California, 2009, pp. 215-224.; J.Cohen, Can. J. Forest Res. 34 ,2004, 1616-1626）。标准仪器锥型量热仪不能实现随时间连续变热的辐射热流，极大程度地限制了聚合物实际受热条件下热反应和热安全的研究。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服已有标准仪器锥型量热仪等只能辐射恒定热流的局限，提供一种自反馈时变热流下聚合物热解着火实验装置，是一种能产生随时间变化热流的实验系统，及在该系统下对聚合物的热解和着火过程进行实验测定的测试方法。通过辐射源温度反馈信号，利用比例-积分-微分控制器（PID控制器）调节辐射源输出功率，可实现随时间线性、平方、多项式、指数、常数、衰减等多种形式的时变热流，并能完成在该热流下各类聚合物的热解着火测试过程。

本实用新型是采取以下技术方案实现的：

一种自反馈时变热流下聚合物热解着火实验装置，包括底座、加热部件、电机传动装置、纵向支架和控制箱，电机传动装置设置在底座下部，在底座上部一侧设置有纵向支架，在纵向支架旁设有垂直于底座的挡板转杆和电火花转杆；所述挡板转杆和电火花转杆均与底座通过旋转轴相连，能在底座上自由旋转；

电机传动装置包括电机及其机械组件；挡板转杆旋转轴与电机的输出轴相连，带动挡板转杆旋转轴旋转，从而使得挡板转杆转动；

在挡板转杆的上部设有垂直于挡板转杆的圆形挡板，所述挡板能跟随挡板转杆一起转动；

所述加热部件包括加热锥、加热锥外壳和电火花点火器；

在电火花转杆的上部活动设置垂直于电火花转杆的电火花点火器，所述电火花点火器能跟随电火花转杆一起转动；电火花点火器位于挡板下方；

在纵向支架上高于挡板的位置设有加热锥外壳，所述加热锥外壳的上部和下部均设有圆形开口；加热锥外壳的内表面具有耐高温电绝缘陶瓷纤维涂层；所述加热锥外壳为圆锥形，在加热锥外壳中设有加热锥，所述加热锥采用加热电阻，所述加热电阻由单根电阻螺旋绕制成锥形；所述加热锥采用固定支架固定在加热锥外壳中；