[发明专利]火焰蔓延特性测量装置及测量方法

说明书

本发明提供了一种火焰蔓延特性测量装置及测量方法，用于测量固体燃料在运输过程中的火焰蔓延特性，其中，测量装置包括：变角度载台，用于放置固体燃料并改变其空间位置；集烟罩，具有燃烧室、燃烧观察窗口和排烟管道，变角度载台设置在燃烧室内；摄像机，其位于燃烧观察窗口一侧用于拍摄火焰图像；温度检测系统，用于检测固体燃料燃烧时的温度数据；烟气检测系统，用于检测燃烧产生的烟气成分及其密度。通过变角度载台来模拟固体燃料在运输过程中的空间运动，结合烟气数据、温度数据和火焰图像可定量求得固体燃料的火蔓延速率、烟气毒性、热释放速率、燃烧效率等数据，测量准确度较高，为相关的理论模拟和实际应用提供相应参考和指导。

技术领域

本发明涉及火焰蔓延测量技术领域，具体而言，本发明涉及一种火焰蔓延特性测量装置及测量方法。

背景技术

随着全球一体化进程的加速，各国之间的贸易往来日益密切，货物运输过程中的安全性也日益受到重视。常见的货物运输方式包括陆运、海运和空运。陆运过程的道路颠簸，海运过程的风浪，空运过程中的扰动气流，都会造成货物在运输过程中的三维动态晃动。若运输中的固体燃料发生燃烧和火蔓延，材料所处的外界三维晃动环境则会成为影响材料火蔓延的外界因素之一。

目前已有的测量材料火蔓延的方法与装置只考虑了氧浓度、温湿度、外界辐射等对处于静止状态下火蔓延特性的影响，并未考虑材料处于非静止状态下的火蔓延特性。无法解释材料在运输、加工、处理等三维动态条件下的火蔓延机理。

发明内容

本发明的首要目的旨在提供一种可模拟固体燃料在空间运动过程中的运动，观测火焰蔓延速率和进行烟气分析，提高运动过程中火焰蔓延特性测量准确度的火焰蔓延特性测量装置。

本发明的另一目的旨在提供一种上述火焰蔓延特性测量装置实施的、操作较为简单的火焰蔓延特性测量方法。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供了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；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数据；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。

在其中一种实施方式中，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。

在其中一种实施方式中，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，所述材料支撑板开设有多个热电偶插孔，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。

在其中一种实施方式中，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。

在其中一种实施方式中，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，或者第一驱动模块包括x轴电机和连接在x 轴电机的输出轴的x轴转轴，所述x轴转轴或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x轴转轴或z轴转轴，所述y轴转轴连接于所述材料支撑板。

在其中一种实施方式中，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。

在其中一种实施方式中，所述排烟管道与燃烧室的连接处设有抽风机。