一种基于城市地下交通联系隧道系统的火灾通风排烟实验模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种基于城市地下交通联系隧道系统的火灾通风排烟实验模拟装置，该实验模拟装置包括模拟火源装置、隧道纵向排烟控制优化装置、火灾探测装置、多特征参数测量装置和隧道坡度调节装置，其中，该装置是有四条单孔隧道组成，模拟装置放置方向为上北下南左西右东，其中心设有地下停车库；并在该装置中设有紧急逃生门和模型汽车；进口喷气鼓风机、出口喷气鼓风机、轴流风机和射流风机、排烟口；并在该隧道模拟装置的隧道壁上和上端分别设置若干轴流风机和射流风机；而且该隧道装置坡度可以调节。本发明专利技术能模拟城市地下交通联系隧道火灾烟气特性和火灾探测性能；为获得城市地下交通联系隧道内合理的火灾烟气控制方案和排烟效果提供研究平台。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及城市地下交通联系隧道火灾安全领域，具体涉及一种基于城市地下交通联系隧道系统的火灾通风排烟实验模拟装置。
技术介绍
随着经济和社会的迅速发展，国内外的交通行业的发展迅猛快速。涌现出多种类型的隧道，如海底隧道、公铁共建隧道以及城市地下交通联系隧道。城市地下交通联系隧道一般都建设在城市CBD商务区，可以有效缓解交通拥堵和充分利用环境资源。近年来，国内外隧道火灾事故频繁发生，给国家和社会造成了重大人员伤亡和财产损失。由于地下交通联系隧道结构相比于普通隧道具有一定特殊性，具有出入口多、交通流量大、坡度复杂，断面狭小等特点，有些城市地下交通联系隧道呈环状分布，一旦发生火灾，倘若烟气控制方案不合理，火灾烟气通过环形隧道蔓延至火源上游，使得烟气蔓延到整个地下交通联系隧道，对人员安全疏散产生重大威胁，其危险系数比常规隧道要大很多。人们对这种特殊隧道发生火灾时烟气的蔓延和控制规律缺乏深入了解，亟需建立相关试验模拟平台展开深入研究。目前国内还没有相关研究城市地下交通联系隧道的模拟试验平台，如果建设全尺寸的地下交通联系隧道实验平台由于比较浪费人力物力财力，实现可能性几乎为零。所以本专利技术建立的一种城市地下交通联系隧道火灾通风排烟模拟实验装置，用于研究城市地下交通联系隧道火灾烟气流动控制、火灾探测性能等方面，进而针对该类型隧道提出合理的火灾烟气控制措施，对于保障城市地下交通联系隧道运营安全和人民生命安全具有重要意义。然而，目前城市地下交通联系隧道火灾烟气控制研究普遍存在以下重要的缺陷:(1)没有针对城市地下交通联系隧道烟气蔓延以及对烟气进行相关控制研究的实验平台。国内外学者针对城市地下交通联系隧道烟气流动控制研究，主要集中在FDS、Fluent等数值模拟研究，例如:华高英等人利用Fluent软件对北京CBD某城市地下交通联系隧道的火灾烟气蔓延及烟控设计方案进行了分析和研究。姜学鹏等人采用FDS软件对苏州火车站地下交通联系通道火灾烟气流动和烟气控制方案进行了模拟研究。目前针对城市地下交通联系隧道的火灾烟气流动及其特征参数分布、火灾控制技术有效性的实验研究还几乎是空白，仅有四川消防研究所在重庆某环形公路隧道进行了的集中排烟效果实验研究，分析和验证了了该环形公路隧道集中机械排烟的性能，未涉及烟气流动和控制相关模型研究。通过国内外调研发现，现有的相关城市地下交通联系隧道实验主要集中在通风测试方面，华高英等人在某城市地下交通联系隧道内对通风风机进行了测试。也还未见相关专门的火灾通风排烟试验研究平台，人员能够安全逃生科学人员对此还缺乏相关深入的认识。如果不能合理排烟控制优化，会造成资源浪费。(2)城市地下交通联系隧道的坡度问题加大了排烟的复杂性和难度性。例如，普通隧道的排烟策略是维持一定烟气层分层的前提下进行合理排烟控制。而在实际环境中，很多隧道都是存在一定坡度的，由于坡度角度的存在，隧道可能产生烟囱效应，导致隧道内烟气的蔓延速率会与普通水平隧道不同，通风排烟策略也随之改变。国内外学者针对坡度对普通隧道的排烟影响研究做了大量工作，但目前国内外关于城市地下交通联系隧道烟气控制研究这方面都忽视了坡度的影响。需要建立相关试验平台对这个问题进行深究和探索，为城市地下交通联系隧道烟气控制设计提供服务。(3)城市中心地下交通联系隧道纵向排烟难以确定临界风速。临界风速是指使烟气不发生逆流的最小纵向风速，现有技术中的联系隧道排烟法普遍采用纵向排烟，针对常规隧道，一般烟气控制方式是隧道内纵向风速大于或等于临界风速。目前采用较多的是心和Bakar临界风速计算公式，但Wu和Bakar模型公式是基于单洞小尺寸隧道模型获得的，董兴国等人研究的地下交通联系隧道的临界风速，是通过FDS软件模拟分析获得的。再者，在这种地下环形交通联系隧道烟气控制方案中，隧道内纵向风速是否一定要大于临界风速，有待深入实验研究。基于上述缘由，需要建立相关试验平台对临界风速进行细致分析研究。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中的不足之处，提供一种城市地下交通联系隧道火灾通风排烟模拟实验装置，以期能通过模拟真实隧道内火灾发生情况来研究该类型隧道火灾烟气流动特性和火灾探测性能；探究地下交通联系隧道火灾烟气温度随着时间空间变化的规律和一氧化碳等有毒气体在隧道内的随着时间空间扩散情况；获得不同坡度情况下地下交通联系隧道火灾烟气蔓延特性，分析得出适合于地下交通联系隧道的临界风速模型，为获得城市地下交通联系隧道内合理的火灾烟气控制方案和排烟效果提供研究平台。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为:一种基于城市地下交通联系隧道系统的火灾通风排烟实验模拟装置，所述城市地下交通联系隧道为双向汽车单行车道；所述实验模拟装置包括模拟火源装置、隧道纵向排烟控制优化装置、火灾探测装置、多特征参数测量装置和隧道坡度调节装置，其中:所述城市地下交通联系隧道实验模拟装置是有四条单孔隧道组成，模拟装置放置方向为上北下南左西右东，其中心设有地下停车库；并在所述城市地下交通联系隧道实验模拟装置中设有紧急逃生门和汽车模型；进口喷气鼓风机、出口喷气鼓风机、轴流风机和射流风机、排烟口 ；整个模拟实验平台有龙骨架作为装置的支撑；所述进口喷气鼓风机、出口喷气鼓风机分别设置在所述城市地下交通联系隧道实验模拟装置的进口和出口处，用来加速排除进口和出口处的烟气；所述轴流风机设置在所述城市地下联系隧道模拟装置的隧道壁上，用来送新风，火灾情况下可稀释烟气，并可控制烟气的回流；所述射流风机设在所述城市中心地下联系隧道模拟装置内部的上端，主要用隧道的通风及隧道发生火灾时隧道内的烟雾控制；所述隧道坡度调节装置，包括电动千斤顶、电机组；所述电动千斤顶放在所述城市中心地下联系隧道实验模拟装置各个单孔隧道的两端底部，电动千斤顶由电机组带动，作用是抬起单孔隧道以改变整个所述地下交通联系隧道实验模拟装置的坡度；所述多特征参数测量装置包括火灾烟气温度测量装置、一氧化碳浓度测量装置和烟气流速测量装置；所述火灾烟气温度测量装置、一氧化碳浓度测量装置和烟气流速测量装置相互交错设置在所述城市地下交通联系隧道模拟实验装置的隧道中间位置，用来采集多种类型特征参数，包括火灾烟雾的横向温度和纵向温度、一氧化碳的浓度，以及烟气的流速；所述火灾探测装置包括光纤光栅火灾探测器以及相关的传输电缆；所述光纤光栅温度传感火灾探测器设置在所述城市地下交通联系隧道模拟装置顶部的正中央，用来探测火灾的发生地点并且同时发出报警信号；所述模拟火源装置包括燃气出口，四个燃烧器、燃气管道，燃气瓶，减压阀，质量流量控制器。进一步的，所述的射流风机，双向可逆的，可用作双向通风，方便隧道管理人员对气流方向的控制，直径达到500mm或600mm，转速最大可达到500r/min，最大风量达到1000m3/ho进一步的，所述的电动千斤顶，每两个千斤顶可以撑起一个单孔隧道，整个装置坡度可在0-5度之间调节。进一步的，所述的燃烧器，由两层结构组成的，整个火源模拟装置结构有4个燃烧器组成，燃烧器所需燃气由燃气管道供应，再通过减压阀和质量流量控制器，从燃烧器最上层燃气出口流出开始燃烧，整个火源模拟装置气流稳定，并且火源可控，精度高。与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在:(1)在隧道火灾烟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于城市地下交通联系隧道系统的火灾通风排烟实验模拟装置，所述城市地下交通联系隧道为双向汽车单行车道；其特征在于：所述实验模拟装置包括模拟火源装置、隧道纵向排烟控制优化装置、火灾探测装置、多特征参数测量装置和隧道坡度调节装置，其中：所述城市地下交通联系隧道实验模拟装置是有四条单孔隧道组成，模拟装置放置方向为上北下南左西右东，其中心设有地下停车库(14)；并在所述城市地下交通联系隧道实验模拟装置中设有紧急逃生门(9)和汽车模型(20)；进口喷气鼓风机(15)、出口喷气鼓风机(16)、轴流风机(17)和射流风机(18)、排烟口(21)；整个模拟实验平台有龙骨架(29)作为装置的支撑；所述进口喷气鼓风机(15)、出口喷气鼓风机(16)分别设置在所述城市地下交通联系隧道实验模拟装置的进口和出口处，用来加速排除进口和出口处的烟气；所述轴流风机(17)设置在所述城市地下联系隧道模拟装置的隧道壁上，用来送新风和在火灾情况下可稀释烟气，并可控制烟气的回流；所述射流风机(18)设在所述城市中心地下联系隧道模拟装置内部的上端，主要用于隧道的通风及隧道发生火灾时隧道内的烟雾控制；所述隧道坡度调节装置，包括电动千斤顶(25)、电机组(30)；所述电动千斤顶(25)放在所述城市中心地下联系隧道实验模拟装置各个单孔隧道的两端底部，电动千斤顶(25)由电机组(30)带动，作用是抬起单孔隧道以改变整个所述地下交通联系隧道实验模拟装置的坡度；所述多特征参数测量装置包括火灾烟气温度探测装置(22)、一氧化碳浓度测量装置(23)和烟气流速测量装置(24)；所述火灾烟气温度探测装置(22)、一氧化碳浓度测量装置(23)和烟气流速测量装置(24)相互交错设置在所述城市地下交通联系隧道模拟实验装置的隧道中间位置，用来采集多种类型特征参数，包括火灾烟雾的横向温度和纵向温度、一氧化碳的浓度，以及烟气的流速；所述火灾探测装置包括光纤光栅火灾探测器(19)以及相关的传输电缆；所述光纤光栅温度传感火灾探测器(19)设置在所述城市地下交通联系隧道模拟装置顶部的正中央，用来探测火灾的发生地点并且同时发出报警信号；所述模拟火源装置包括燃气出口(26)，四个燃烧器(27)、燃气管道(28)，燃气瓶(31)，减压阀(32)，质量流量控制器(33)。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐飞，陈宇航，李连健，范传刚，董满生，丁建勋，朱孔金，石琴，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34