[發明專利]一種能夠實現液面持續穩定的燃燒實驗裝置

無效

• 申請號: 201210361786.0
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102879292A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 胡隆華;唐偉;劉帥;武龍
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

技術領域

本發明屬于火災安全技術領域，具體涉及一種能夠實現液面持續穩定的燃燒實驗裝置，其在可調整控制液面在不同的高度，同時測量質量燃燒速率的簡便易操作實驗研究裝備。

背景技術

在火災學及燃燒學研究技術領域，燃料池火燃燒行為都是一項十分重要的研究內容，燃料池燃燒的危害大，與它的火災特征密切相關。燃料池火災通常發展迅速、極易形成爆炸性火災和大面積流淌火災，滅火難度大、復燃現象普遍，其造成的直接和間接經濟損失不可估量。如2011年7月11日，廣東惠州大亞灣石化區中海石油煉化裝置發生火災事故，廣東省出動消防車79輛，消防官兵472名對大火進行長達13個小時的撲救，火災釋放出大量顆粒物、一氧化碳等有毒有害物質，火勢一度達到8層樓高。大火對周圍環境甚至是海洋生態都造成極大的危害。2010年4月20日，美國墨西哥灣漏油并引發大火和爆炸，爆炸造成11名工作人員死亡以及17人受傷。多艘船只努力撲滅大火，但沒有成功。鉆油臺燃燒后約36小時，最終于4月22日早上沉沒，整個燃燒過程和后續的漏油事故造成數以百億的經濟損失。燃料池火災的多發性和危害性迫使人們對此類火災的燃燒速率、燃燒熱力學性質等問題進行深入研究。

對于燃料池的燃燒行為，國內外已開展過一定研究。燃燒速率是其中最重要的參數。通常認為燃料池面積決定了其燃燒速率。而實際上，燃料層的厚度（深度）也會對燃燒速率產生重要影響。對于深燃料池，燃燒過程中僅燃料液面層直接被火焰加熱，接收熱反饋，維持燃燒。在逐漸達到穩定燃燒的過程中，液面高溫燃料層會逐漸向下層低溫燃料傳熱，燃料層內深度方向上會形成溫度梯度。然而對于初始燃料量固定的燃料池，隨著池內燃料的燃燒，燃料層厚度會逐漸減低。這種情況下，通過燃料池底部向外的熱損失將不可忽略，甚至會占越來越重要的比重。另一方面，燃料液面下降之后，燃料池上部分將直接暴露在火焰內，火焰對壁面炙烤加熱，壁面溫度上升，壁面對燃料的熱反饋會增加，促進燃料蒸發，燃料燃燒速率增加。這些因素都會對燃料池燃燒的穩定性造成重大影響。因此，維持燃料池液面高度，對于研究穩定燃燒狀態下的燃料池火燃燒行為及其燃燒速率具有重要意義，而通常情況下，要使得燃料池燃燒達到上述的熱平衡穩定狀態，需要很長時間，根據燃料池大小的不同，這種所需達到穩定燃燒狀態的時間要20-30分鐘甚至更多，這就需要一種能長時間不間斷向燃燒中的燃料池內補給燃料而持續維持燃料池燃燒過程中液面高度的實驗裝置；且由于研究不同燃料池深度對燃燒特性影響的需要，這種裝置還要能實現控制燃料池液面的穩定高度在一定范圍內連續可調。另一方面，由于燃料池內的液面高度不變，即其內部的質量不變，直接稱量燃料池內的燃料質量，已不能用來確定燃料池燃燒的質量燃燒速率，因此，需要有其它辦法來確定燃料池燃燒實驗的質量燃燒速率。

鑒于上述技術問題的解決，在現有的技術資料中未發現有關這方面專用的實驗裝置的報道，能滿足全面實現上述功能的需要；為了研究在穩定的燃燒液面狀態下，燃料池火燃燒的實驗現象以及燃燒速率等重要參數，本發明研發了一套可以全面滿足上述功能需要，用來實現燃料池火燃燒液面穩定的實驗裝置。該裝置不僅可以有效地自動維持燃燒過程中燃料池內液面的高度，有利于長時間觀察穩定液面情況下達到穩定燃燒狀態時的燃料池火實驗現象和規律，且液面高度可控而可用于研究不用燃料池液面高度（燃料深度）情況下的燃燒行為；還可以通過計量整個裝置系統總質量的方法，較為準確地實時監測和記錄實驗中燃料池火的燃燒速率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠實現液面持續穩定的燃燒實驗裝置，且穩定液面高度可控制和自由調節，用來研究燃料池火穩定燃燒時的行為特征及其受燃料池深度的影響，并實時測量其燃燒失重和質量燃燒速率。

本發明實現上述目的的技術方案如下：一種能夠實現液面持續穩定的燃燒實驗裝置，所述實驗裝置包括燃料補給系統、溢流系統和稱重系統，其中，