[實用新型]一種具有惰性氣體保護的熱塑性材料加熱熔融滴落燃燒測試裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320026215.1
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN203216881U
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設計）人: 謝啟源;涂然;王楠;馬鑫;姜羲
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N25/04
• 分類號: G01N25/04;G01N31/12
• 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

技術領域

本實用新型涉及聚合物材料受熱行為與流淌燃燒特性領域，更具體的說，涉及一種具有惰性氣體保護的熱塑性材料加熱熔融滴落燃燒測試裝置。

背景技術

人工合成塑料技術的發(fā)展與廣泛運用，給人們的生產與生活帶來了眾多的便利。然而，這些材料的可燃性往往將增加空間內的火災荷載，容易帶來火災防治方面的新問題。其中，熱塑性材料（諸如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等）由于具有“受熱升溫可軟化流動，冷卻降溫可固化定型”的重復塑形的優(yōu)點，在汽車、航空、家電、辦公、室內裝修裝飾等場合得到了廣泛的運用。這類熱塑性材料及其制品被引燃后，燃燒過程中將向下滴落熔融液態(tài)可燃物，從而在底部易形成流淌油池火，該油池火不僅是整個燃燒過程的主控單元，而且往往加速火災蔓延。關于熱塑性材料的燃燒特性方面的研究，荷蘭出版的國際學術期刊《有害材料期刊》（Journal?of?Hazardous?Materials，2009年，第166卷，第1321-1325頁）中提到一種基于T型槽的熱塑性材料耦合燃燒模擬方法，該方法主要是通過在一個豎直壁面上緊貼安裝一塊熱塑性材料板材，而在板材底部放置一個T形槽接收壁面燃燒過程中滴落下的熱塑性材料熔液，從而模擬壁面火與底部油池火的耦合燃燒過程，并一定程度上衡量該類材料液體池火燃燒的流動性。專利201110253772.2提到一種熱塑性材料熔融燃燒行為模擬實驗裝置，也是將一塊熱塑性材料板材固定在一個可改變傾角的面板上進行燃燒實驗，底部采用一個矩形油盤接收燃燒過程中滴落的熱塑性材料熔液，該裝置可以研究材料厚度、材料傾角、以及上方壁面熱塑性板材與下方油盤之間的遠近距離對整個燃燒過程的影響。關于熱塑性材料特殊燃燒行為研究的現(xiàn)有方法與裝置中，大都是將熱塑性板材固定在某一個基體壁面上進行點燃，在其下方用一個油盤對燃燒熔融滴落的液體進行接收的方式進行研究。這種方法的一個主要缺陷在于：熱塑性材板壁面燃燒過程中形成的熔融液體滴落過程存在很大的隨機性，熔融液體的滴落速率不可控，而下方液體流淌油池火的發(fā)展與蔓延過程主要由熔融液體的滴落速率決定，因此，現(xiàn)有的方法限制了熱塑性材料熔融液體油池火發(fā)展與蔓延特征的深入定量分析。

發(fā)明內容

本實用新型的目的是提出一種熱塑性材料受熱熔融滴落速率可控的有源油池火燃燒特性研究方法與裝置，通過對加熱爐內熱塑性材料受熱熔化過程的詳細監(jiān)控，確定各種熱塑性材料完全熔化的臨界模式，在熱塑性材料熔融液體勻速滴落條件下，研究滴落質量速率對熱塑性材料熔融油池火燃燒與蔓延特性的影響。

本實用新型采用的技術方案為：一種具有惰性氣體保護的熱塑性材料加熱熔融滴落燃燒測試裝置，包括一個底部開有一個小圓孔的金屬容器，金屬容器放在電加熱爐內，電加熱爐底部也開有一個小圓孔，金屬容器的小圓孔與電加熱爐的小圓孔的中心軸線在豎直方向上對齊；所述金屬圓孔在實驗前采用一個錐形塞子穿過電加熱爐的小圓孔從下方塞緊；金屬容器的上方放置一個具有若干個透氣孔的金屬蓋子；氣瓶內的惰性氣體依次經(jīng)過減壓閥和流量計后穿過金屬蓋子通入到金屬容器內；金屬容器內部的豎直中心線上布置第一熱電偶樹，包含若干個熱電偶，金屬容器的內側壁近鄰位置在豎直方向也布置第二熱電偶樹，包含若干個熱電偶；內部放有金屬容器的電加熱爐放置在較高的第一支架上，第一支架又放置于第一電子天平之上；在電加熱爐底面的正下方放置較矮的第二支架，第二支架上方放置第二電子天平，所述第二電子天平上放置一個燃燒油盤用于接收上方金屬容器底部小孔中滴落的熱塑性材料熔融可燃液滴；所述第一支架與第二支架之間不發(fā)生力的接觸，從而避免干擾第一電子天平與第二電子天平之間的獨立質量測量；所述燃燒油盤正上方布設第三熱電偶樹，包含若干個熱電偶，第三熱電偶樹的各熱電偶在水平方向應偏離金屬容器底部小孔的中心，從而避免金屬容器向下滴落的熔融液滴粘附在熱電偶上；所述燃燒油盤的側方附近位置布設若干個輻射熱流計，用于測量油盤燃燒的輻射熱通量變化；所述燃燒油盤的側方附近位置布設若干臺攝像機，用于從不同角度實時拍攝油盤中熔液燃燒與蔓延的特征。

所述第一電子天平測量的是上方電加熱爐和裝有熱塑性材料的容器整體的質量變化。

所述第二電子天平測量的是下方燃燒油盤的實時質量變化。

所述金屬容器內部中心線上豎直布設的第一熱電偶樹測量的是容器內盛放的熱塑性材料在受熱過程中若干個典型位置上的溫度變化。

所述金屬容器內部靠近側壁位置豎直布設的第二熱電偶樹測量的是容器內盛放的熱塑性材料在受熱過程中側壁附近若干個典型位置上的溫度變化。