一種能夠改變環(huán)境壓力和氣氛條件的材料無焰熱解及有焰燃燒實(shí)驗(yàn)箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及火災(zāi)中固體可燃物無焰熱解和有焰燃燒特性研宄技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種能夠改變環(huán)境壓力和氣氛條件的材料無焰熱解及有焰燃燒實(shí)驗(yàn)箱。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，重大惡性火災(zāi)及爆炸事故頻繁發(fā)生，直接危及人民的生命、財(cái)產(chǎn)，造成環(huán)境污染，引發(fā)生態(tài)失衡。減少火災(zāi)及其相關(guān)災(zāi)害對(duì)人類生產(chǎn)、生活及資源環(huán)境的危害，已成為迫切需要解決的重大問題之一?；馂?zāi)科學(xué)研宄中的一個(gè)重點(diǎn)是對(duì)固體可燃物燃燒特性的研宄，因?yàn)樯畹闹苓呌泻芏喙腆w可燃物，具有一定的火災(zāi)危險(xiǎn)性。建筑、森林中固體可燃物占的比重很大，工業(yè)上固體可燃物也有一定的比重。在火災(zāi)中，這些固體可燃物可以是點(diǎn)火源，也可成為主要的可燃物。研宄發(fā)現(xiàn)，火災(zāi)中固體可燃物熱解和燃燒時(shí)會(huì)發(fā)生形態(tài)變化，比如:木質(zhì)材料燃燒時(shí)的炭化現(xiàn)象，以及其炭化層的縮聚、開裂現(xiàn)象；聚苯乙烯(XPS)燃燒時(shí)的熔融滴落現(xiàn)象等。這些燃燒過程中發(fā)生的形態(tài)變化，對(duì)固體可燃物的著火和火蔓延行為存在重大影響。
[0003]在實(shí)驗(yàn)中，可利用不同壓力和氣氛濃度下的固體可燃物無焰熱解和有焰燃燒過程，消除火焰的影響或減緩物質(zhì)燃燒反應(yīng)速度，進(jìn)而獲取一些可用于闡析固體可燃物熱解和燃燒時(shí)的形態(tài)變化機(jī)理的數(shù)據(jù)。也可以通過改變物質(zhì)反應(yīng)時(shí)環(huán)境的壓力和氧濃度這兩個(gè)物理參量，來考察壓力和氧濃度對(duì)反應(yīng)過程的影響。既可對(duì)比常壓、常氧濃度的固體可燃物無焰熱解和有焰燃燒，獲取一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)論，也可根據(jù)具體地區(qū)環(huán)境的特定氣壓和氧濃度展開火災(zāi)研宄。
[0004]目前已有的實(shí)驗(yàn)箱不能滿足固體可燃物無焰熱解和有焰燃燒實(shí)驗(yàn)的需求，無法快速響應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境壓力變化，不能提供穩(wěn)定的低壓環(huán)境、均勻的輻射熱源和適宜的照明效果。如專利申請?zhí)?01010261671.5的專利文件(對(duì)比文件1)，公開了一種模擬實(shí)驗(yàn)箱，通過壓力傳感器、進(jìn)氣閥(手動(dòng))、真空泵控制箱內(nèi)壓力的變化，但其主要存在以下問題:
[0005]1、無法提供氮氧混合環(huán)境，且不能改變氣氛條件
[0006]固體可燃物的無焰熱解實(shí)驗(yàn)需要在穩(wěn)定的惰性環(huán)境中進(jìn)行，避免固體可燃物熱解時(shí)與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生火焰，從而對(duì)無焰熱解實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成比較大的誤差。而在對(duì)比文件I中，補(bǔ)氣進(jìn)氣閥直接與外界相通，無法提供氮氧混合或純氮環(huán)境，并且不能改變氮氧混合比、改變氣氛條件。
[0007]2、真空泵的設(shè)計(jì)存在不足之處
[0008]在對(duì)比文件I中，把真空泵集成在反應(yīng)箱底部，真空泵正常工作對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集會(huì)有電磁干擾，必須關(guān)閉真空泵才能采集到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。當(dāng)達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)定壓力后，需要關(guān)閉真空泵進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而關(guān)閉真空泵后，就不能保持箱內(nèi)壓力的動(dòng)態(tài)平衡。
[0009]3、未配備穩(wěn)定輻射源
[0010]對(duì)比文件I中，采用電子點(diǎn)火器的設(shè)計(jì)，難以提供無焰熱解和有焰燃燒需要的穩(wěn)定輻射熱流，不能滿足固體可燃物無焰熱解和有焰燃燒實(shí)驗(yàn)的要求。且電子點(diǎn)火器不可移動(dòng)，而在實(shí)驗(yàn)過程中難以保證實(shí)驗(yàn)樣品是在同一熱流下的反應(yīng)數(shù)據(jù)。
[0011]再如專利申請?zhí)?01310645998.6，公開了一種低氣壓飛機(jī)貨艙火災(zāi)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，用于模擬飛機(jī)艙火災(zāi)中的液體油池火災(zāi)，實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)環(huán)境模擬飛機(jī)艙內(nèi)環(huán)境，限制了實(shí)驗(yàn)裝置的使用范圍。調(diào)壓范圍都在30kPa以上，研宄的壓力范圍較窄，且無法涉及極限低壓的情況，限制了不同壓力下固體可燃物的無焰熱解和有焰燃燒研宄。此外，飛機(jī)貨艙箱體過大，使得箱內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)與樣品附近所處狀態(tài)(氣壓、氧濃度等)不一致，而樣品附近的壓力和氧濃度正是影響實(shí)驗(yàn)的重要因素，也是固體可燃物的無焰熱解和有焰燃燒實(shí)驗(yàn)的重要控制變量，故無法適用。
[0012]再如專利申請?zhí)?01410209817.X公開了一種用于低壓環(huán)境下的碳煙特性研宄的燃燒裝置，用于液體油池火碳煙特性的研宄，實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)設(shè)計(jì)僅適合液體油池火碳煙特性的研宄，限制了實(shí)驗(yàn)裝置的使用范圍。調(diào)壓范圍都在30kPa以上，研宄的壓力范圍較窄，同樣無法涉及極限低壓的情況，限制了不同壓力下固體可燃物的無焰熱解和有焰燃燒研宄。
[0013]再如專利申請?zhí)枮?01310752345.8的專利文件，也公開了一種變低氣壓變氧濃度的火災(zāi)試驗(yàn)箱，調(diào)壓范圍為26.4kPa?101.3 kPa的壓力范圍，限制了不同壓力下固體可燃物的無焰熱解和有焰燃燒研宄。此外，由于缺少變頻真空泵(或者調(diào)節(jié)閥與真空泵)，其壓力的調(diào)節(jié)穩(wěn)定性有待改善，還可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)開始后無法繼續(xù)控壓，而需要停泵工作，且其箱體過大，可能使得箱內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)與樣品附近所處狀態(tài)(氣壓、氧濃度等)不一致。
[0014]如何開發(fā)出一種改變環(huán)境壓力和氣氛條件的材料無焰熱解及有焰燃燒特性研宄的實(shí)驗(yàn)裝置已經(jīng)成為急需解決的技術(shù)問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0015]本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中尚無適用于材料無焰熱解及有焰燃燒特性研宄實(shí)驗(yàn)裝置的缺陷，提供一種能夠改變環(huán)境壓力和氣氛條件的材料無焰熱解及有焰燃燒實(shí)驗(yàn)箱來解決上述問題。
[0016]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0017]一種能夠改變環(huán)境壓力和氣氛條件的材料無焰熱解及有焰燃燒實(shí)驗(yàn)箱，包括反應(yīng)箱體，反應(yīng)箱體側(cè)部活動(dòng)安裝有實(shí)驗(yàn)箱門，實(shí)驗(yàn)箱門上設(shè)有觀察窗，反應(yīng)箱體底部開有進(jìn)氣孔，進(jìn)氣管道接在進(jìn)氣孔上且進(jìn)氣管道位于反應(yīng)箱體外，反應(yīng)箱體上設(shè)有出氣孔、輻射源接線柱和航空插頭，出氣孔上安裝有壓力傳感器，
[0018]還包括進(jìn)氣組件、出氣組件和輻射源組件，進(jìn)氣組件包括氮?dú)馄?，氮?dú)馄可贤ㄟ^減壓閥接有氮?dú)膺M(jìn)氣管道，氮?dú)膺M(jìn)氣管道引入進(jìn)氣管道；出氣組件包括安裝在出氣孔上的出氣管道，出氣管道接入煙氣過濾集成箱，煙氣過濾集成箱中接出真空泵進(jìn)氣管道，真空泵進(jìn)氣管道連入真空泵，真空泵連出真空泵出氣管道；
[0019]輻射源組件包括固定安裝在反應(yīng)箱體內(nèi)的導(dǎo)軌平臺(tái)，輻射源固定板安裝在導(dǎo)軌平臺(tái)上與導(dǎo)軌平臺(tái)構(gòu)成滑動(dòng)配合，平板紅外輻射源安裝在輻射源固定板的下方，輻射源固定板上設(shè)有方形孔，平板紅外輻射源的導(dǎo)線穿過方形孔與輻射源接線柱相連；
[0020]導(dǎo)軌平臺(tái)的右端分別安裝有滑輪桿和平臺(tái)，滑輪桿的中部安裝有鋼絲滑輪，輻射源固定板的右側(cè)安裝有鋼絲，鋼絲的另一端安裝有重錘，鋼絲繞在鋼絲滑輪上，平臺(tái)上分別安裝有鐵鉤固定塊和立板，立板上安裝有電磁插銷，電磁插銷的電源控制線與航空插頭相連，鋼絲鐵鉤為“L”形，鋼絲鐵鉤的根部安裝在鐵鉤固定塊上且與鐵鉤固定塊構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)配合，掛環(huán)的一端栓在鋼絲滑輪下方的鋼絲上，掛環(huán)的另一端掛在鋼絲鐵鉤的下端，鋼絲鐵鉤的上端在掛環(huán)的下拉力作用下抵在電磁插銷上，且當(dāng)電磁插銷處于收縮狀態(tài)時(shí)，掛環(huán)與鋼絲鐵鉤相脫落。
[0021]還包括放置在反應(yīng)箱體內(nèi)的樣品架，樣品架上放有電子天平，電子天平上放置有樣品托架，實(shí)驗(yàn)樣品位于樣品托架上且位于平板紅外輻射源正下方30mm處。
[0022]還包括放置在反應(yīng)箱體內(nèi)的有焰燃燒樣品架，有焰燃燒樣品架上放有實(shí)驗(yàn)樣品托盤，實(shí)驗(yàn)樣品托盤上設(shè)有實(shí)驗(yàn)樣品夾，實(shí)驗(yàn)樣品夾上夾有XPS實(shí)驗(yàn)樣品且XPS實(shí)驗(yàn)樣品位于平板紅外福射源正下方1mm處。
[0023]所述的氮?dú)膺M(jìn)氣管道上安裝有氮?dú)怆姶砰y，進(jìn)氣管道的進(jìn)氣端處安裝有進(jìn)氣球閥，出氣管道上安裝有調(diào)節(jié)閥