[發明專利]一種全尺寸艙室火蔓延與轟燃模擬實驗裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 201811532579.0
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109448489A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 張光輝;徐小榮
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學;浙江亞寧消防設備有限公司
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

1.一種全尺寸艙室火蔓延與轟燃模擬實驗裝置，其特征在于：包括模型主體、配套模擬發生裝置、溫度測量系統和排煙裝置；

所述模型主體由1:1的比例實體鋼結構組成模擬艙室，艙室前壁右側設有艙門，艙室后壁中部設有至少一個觀察窗，艙室左側壁開孔新形成天然氣管道接入口和溫度測量系統接入口，艙室左側壁左下角和右下角設有艙室排水溢流孔，右上角設有用于安裝排煙管道的排煙管道安裝孔，艙室頂棚四角各設一個采用電磁控制開啟關閉的百葉柵格，用于艙室頂部蒸汽泄壓；

艙室內設有模型床一張、大沙發一張、小沙發一張，均為鋼結構模型，用于模擬室內常用家具，模型床位于艙室左側壁處，大沙發位于后壁，小沙發位于前壁；

所述配套模擬發生裝置包括天然氣供應系統和與天然氣供應系統連接的點火系統，天然氣供應系統通過艙室內的天然氣管道將天然氣輸送到模型床、大沙發、小沙發處、艙室地面、頂棚處的氣體燃燒器，各氣體燃燒器管路中設電磁閥控制燃料輸運，所述點火系統包括與燃燒器一一對應的點火器；

所述溫度測量系統包括位于艙室頂棚測量煙氣溫度的測量裝置；

所述排煙系統用于將火災煙氣經艙室后壁排氣孔排出。

2.如權利要求1所述的全尺寸艙室火蔓延與轟燃模擬實驗裝置，其特征在于：所述天然氣供應系統包括天然氣鋼瓶、減壓閥、壓力表、體積流量計、橡膠軟管、不銹鋼進氣管、標準四通、無線遙控電磁閥、氣體燃燒器，其中天然氣鋼瓶、減壓閥、壓力表、體積流量計通過橡膠軟管在室外連接，下部體積流量計出口接不銹鋼進氣管，由艙室左側壁上下進氣口分別接入艙室內天然氣管道中。

3.如權利要求2所述的全尺寸艙室火蔓延與轟燃模擬實驗裝置，其特征在于：天然氣管道中的模型床燃氣管道經標準四通分流，各支路串聯接入模型床表面、模型沙發表面及艙室地面處的氣體燃燒器，模型床燃氣管道布置于床結構下方，由標準四通分支為前中后三個支路，前分支延伸至小沙發處，后分支延伸至大沙發處，中分支最右側管道末端延伸至地面，再分為前中后三個支路，前中兩個支路向右每隔一定距離設置一個多孔氣體燃燒器，后支路間隔一定距離設置一個多孔氣體燃燒器。

4.如權利要求2所述的全尺寸艙室火蔓延與轟燃模擬實驗裝置，其特征在于：天然氣管道中的頂棚燃氣管道經標準四通分流，串聯接入各頂棚處氣體燃燒器。

5.如權利要求2所述的全尺寸艙室火蔓延與轟燃模擬實驗裝置，其特征在于：所述氣體燃燒器為以不銹鋼材料制作的長方體結構，下部為燃氣進氣口，上部為多孔出氣口，并附有用于安裝脈沖點火器的脈沖點火器卡槽。

6.如權利要求1所述的全尺寸艙室火蔓延與轟燃模擬實驗裝置，其特征在于：所述點火系統包括電源、導線、脈沖點火器、遙控開關，電源置于艙室外部，導線由陶瓷管包覆，由艙室左側壁進氣口并聯連接各脈沖點火器，點火器開閉由遙控開關控制。

7.如權利要求1所述的全尺寸艙室火蔓延與轟燃模擬實驗裝置，其特征在于：所述溫度測量系統包括熱電偶簇、補償導線、數據采集模塊、轉換器及電腦，熱電偶及補償導線從艙室左側壁上進氣口接入艙室，置于艙室頂棚下方固定，數據采集模塊及轉換器在艙室外接電腦以采集數據。

8.如權利要求1所述的全尺寸艙室火蔓延與轟燃模擬實驗裝置，其特征在于：所述排煙系統包括依次相連的集煙罩、排煙管道和排煙風機，所述集煙罩安裝于艙室右側中偏上部位，集煙罩上方連接排煙風機、排煙管道，將火災煙氣經艙室后壁右上角排氣孔排出。

9.如權利要求1所述的全尺寸艙室火蔓延與轟燃模擬實驗裝置，其特征在于：模型床位于艙室左側壁處，床長2.2m，寬1.5m，高0.4m；大沙發位于后壁距離床尾1.0m處，大沙發長1.5m，寬0.5m，高0.4m；小沙發位于前壁距離床尾1.0m處，小沙發長0.5m，寬0.5m，高0.4m。

10.一種全尺寸艙室火蔓延與轟燃模擬實驗方法，其特征在于使用權利要求1-9中任一項所述實驗裝置進行，所述實驗方法包括如下步驟：

在進行模擬演示實驗之前，首先應檢查系統安裝運行良好，打開艙門，開啟溫度測量系統；

實驗開始時，首先遙控模型床左側燃燒器(25-27)上的脈沖點火裝置，之后開啟下部艙室的天然氣供應閥門，緩緩將天然氣通入模型床中，由電火花引燃，此時記為0時刻，艙室火災的發生模擬完成。

火災發生后，繼續緩慢開大天然氣供應閥門，使每個燃燒器燃料供應量達3.6m³/h，模擬火災發展過程中著火區緩慢擴大現象。普通床上用品的火蔓延速度約為0.5cm/s，根據此火蔓延速度，50s時開啟模型床中部燃燒器(28-30)上的脈沖點火裝置，并開啟管道電磁閥，天然氣進入燃燒器后被電火花引燃，此后繼續擴大天然氣供應量，并逐漸增大閥門開度，使每個燃燒器燃料供應量達3.6m³/h，模擬火災在床上的蔓延過程；100s時開啟模型床右側燃燒器(31-33)上的脈沖點火裝置，并開啟管道電磁閥，整個模型床上的燃燒器均進入燃燒狀態,使每個燃燒器燃料供應量達3.6m³/h；

實驗開始200s后，開啟頂棚上左側燃燒器(34-42)上的脈沖點火裝置，并開啟管道電磁閥，燃料進入燃燒器被點燃，并逐漸增大閥門開度，使每個燃燒器燃料供應量達3.6m³/h，表明模型床體已充分燃燒，在床體上方頂棚形成了的頂棚射流和一定的熱量積累；熱煙氣沿著頂棚蔓延，蔓延速度加大，在實驗開始220s時開啟頂棚上右側燃燒器(43-51)上的脈沖點火裝置，并開啟管道電磁閥，并逐漸增大閥門開度，使每個燃燒器燃料供應量達3.6m³/h，表明整個艙室頂棚已蓄積大量熱量，逐漸進入燃燒狀態；

實驗開始400s，開啟大沙發和小沙發處的燃燒器上的脈沖點火裝置，并開啟管道電磁閥70、72，并逐漸增大閥門開度，使每個燃燒器燃料供應量達3.6m³/h，表明熱煙氣沉降和室內熱量已集聚至一定程度，模擬熱輻射效應對沙發產生加熱并開始燃燒現象，小沙發和大沙發局部開始燃燒，明火在大沙發上開始蔓延，火蔓延速度約為2.5cm/s；并分別在410s時和420s時開啟燃燒器54、55上的脈沖點火裝置，并開啟管道電磁閥，引燃大沙發另外兩個燃燒器，并逐漸增大閥門開度，使每個燃燒器燃料供應量達3.6m3/h，表明整個大沙發已著火；

實驗開始550s時，開啟艙室地面上燃燒器(56-63)上的脈沖點火裝置，并開啟管道電磁閥，并逐漸增大閥門開度，使每個燃燒器燃料供應量達3.6m³/h，表明在550s時室內已達轟燃狀態，房間地板突然發生大面積燃燒，此時整個房間包括地板、模型家具和天花板均處于猛烈燃燒狀態，并有大量熱量與煙氣從艙門溢出；

實驗開始720s時，關閉燃料供應閥門，待室內燃氣燃盡后結束模擬演示實驗。