[发明专利]火焰蔓延特性测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种火焰蔓延特性测量装置，用于测量固体燃料在运动过程中的火焰蔓延特性，其特征在于，包括：

变角度载台，用于放置固体燃料并可受控地调整固体燃料的空间位置，所述变角度载台包括底座、用于放置固体燃料的材料支撑板及连接在二者之间并用于调整材料支撑板的空间位置的调节机构，所述材料支撑板开设有多个热电偶插孔；

集烟罩，所述集烟罩具有燃烧室，所述变角度载台设置在所述燃烧室内，燃烧室的顶端连通有排烟管道，燃烧室的一侧设有燃烧观察窗口；

火焰检测系统，包括位于燃烧观察窗口一侧的摄像机，所述摄像机用于透过燃烧观察窗口拍摄固体燃料燃烧时的火焰图像；

温度检测系统，用于检测固体燃料燃烧时的温度分布数据，所述温度检测系统包括多个热电偶和热电偶数据采集模块，所述热电偶一一对应地穿设于所述热电偶插孔并可获取固体燃料在对应位置处的温度，所述热电偶数据采集模块与所述多个热电偶电连接；

烟气检测系统，安装于所述排烟管道并用于检测固体燃料燃烧产生的烟气的成分及其密度；

所述调节机构包括第一驱动模块和第二驱动模块，第一驱动模块与底座连接，所述第二驱动模块连接于第一驱动模块和材料支撑板之间；

所述第一驱动模块包括z轴电机和连接在z轴电机的输出轴的z轴转轴，所述z轴转轴安装于所述底座；所述第二驱动模块包括y轴电机和连接在y轴电机的输出轴的y轴转轴，所述y轴电机连接于z轴转轴，所述y轴转轴连接于所述材料支撑板，并使得所述材料支撑板可垂直于z轴进行360°的转动，垂直于y轴方向进行135°的转动。

2.根据权利要求1所述的火焰蔓延特性测量装置，其特征在于，所述烟气检测系统包括烟密度激光检测模块和气体成分分析模块，所述烟密度激光检测模块用于检测排烟管道中烟气的密度，所述气体成分分析模块用于分析烟气中的气体成分及其浓度。

3.根据权利要求1所述的火焰蔓延特性测量装置，其特征在于，所述排烟管道与燃烧室的连接处设有抽风机。

4.一种火焰蔓延特性测量方法，其特征在于，由权利要求1至3中任一项所述的火焰蔓延特性测量装置实施，包括以下步骤：

采用标准火焰校准烟气检测系统；

将固体燃料固定于变角度载台，并调整变角度载台初始角度、摆动范围、频率和速度参数；

沿指定边或指定角点燃固体燃料，并通过燃烧观察窗口获取固体燃料的燃烧图像，通过温度检测系统获取固体燃料不同部位的温度分布数据，通过烟气检测系统获取燃烧生成的烟气中烟气的成分、浓度及烟气密度数据；

结合温度分布数据、燃烧图像和预建立的火蔓延模型推导固体燃料的火焰蔓延数据，结合烟气成分、浓度及烟气密度数据判断固体燃料在三维动态场景下火蔓延过程的热释放速率、毒气危险性、燃烧效率。

5.根据权利要求4所述的火焰蔓延特性测量方法，其特征在于，其中，变角度载台包括底座、材料支撑板和调节机构时，调节机构接收控制信号改变材料支撑板的各平面的摆动规律，测量其他三维动态场景下固体燃料的火蔓延特性以及火灾危险性。

6.根据权利要求5所述的火焰蔓延特性测量方法，其特征在于，所述材料支撑板上均匀地插置有多个热电偶，所述热电偶插置到固体燃料的底端，通过热电偶获取固体燃料在火焰蔓延过程中的温度分布信息。