一种电阻抗‑钨灯复合型辐射加热实验装置及测试系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种辐射加热实验装置及相关测试系统，特别是涉及电阻抗‑钨灯复合型辐射加热实验装置及所产生的辐射热源光谱分布测试系统和半透明聚合物材料消光系数测定系统。具有电阻抗‑钨灯复合型辐射源；所述电阻抗‑钨灯复合型辐射源包括辐射源金属加热组和钨灯加热组；辐射源金属加热组和钨灯加热组均固定在固定盘上；辐射源金属加热组和钨灯加热组的供电系统分别独立设置，辐射源金属加热组和钨灯加热组的加热电路均采用串联方式以保证组内电流一致，即组内所有加热件温度相同；辐射源外部设有固定外壳用以固定辐射源；所述固定外壳采用不锈钢外壳。

A composite type resistance tungsten lamp radiation heating apparatus and testing system

The invention relates to a radiation heating experiment device and related test system, especially the radiation source spectral distribution test system and the extinction coefficient of translucent polymer material determination system relates to resistance tungsten lamp composite type radiation heating experiment apparatus and the. With resistance tungsten lamp composite radiation source; the resistance tungsten lamp composite radiation source comprises a radiation source metal heating group and tungsten lamp heating group; radiation source metal heating group and tungsten lamp heating group are fixed on the fixed tray; the power supply system of radiation source metal heating group and tungsten lamp heating group the separately, the heating circuit radiation source metal heating group and tungsten lamp heating group were used in series to ensure that the current in the group within the group, all the heating temperature; external radiation source is provided with a fixed shell for fixing the radiation source; the shell is fixed with stainless steel shell.

【技术实现步骤摘要】
一种电阻抗-钨灯复合型辐射加热实验装置及测试系统
本专利技术涉及一种辐射加热实验装置及相关测试系统，特别是涉及电阻抗-钨灯复合型辐射加热实验装置及所产生的辐射热源光谱分布测试系统和半透明聚合物材料消光系数测定系统。
技术介绍
固体可燃物受外界辐射加热时会发生热解、着火及随后的火蔓延，大尺度火灾中火焰向未燃材料的热反馈主要通过火焰的辐射传热实现。研究可燃物在辐射条件下的热反应是评估材料火灾安全性的重要指标。在绝大多数情况下，材料的热反应特性都是在人为设定的实验条件下，通过电阻丝、硅碳棒或钨丝灯等热源的热辐射来模拟火焰产生的辐射热流，因此辐射热源产生的热流光谱分布对实验结果有重要影响。目前，国内外实验室使用最广泛的两类辐射热源为美国国家标准与技术研究院（NIST）基于耗氧原理研制的锥型量热仪(ConeCalorimeter)上所用电阻抗型辐射加热源和美国法特瑞互助保险公司(FMGlobal)研制的火焰传播量热仪（FirePropagationApparatus,FPA）上所用的6个500W钨灯辐射加热源。之前为研究方便，普遍近似认为这两种辐射热源产生的热流为黑体辐射热流而不考虑其光谱分布对实验结果的影响。近几年，人们发现相同待测材料在相同测试条件下应用不同加热源其测试结果（如热解速率，着火时间等）有较大差异，特别是对一些红外半透明的聚合物材料。Bal研究团队（N.Bal,J.Raynard,G.Rein,J.L.Torero,M.Försth,P.Boulet,G.Parent,Z.Acem,G.Linteris,Experimentalstudyofradiativeheattransferinatranslucentfuelsampleexposedtodifferentspectralsources,Int.J.HeatMassTran.61(2013)742-748）通过分析两种辐射热源产生的热流光谱分布，发现锥型量热仪上所用电阻抗型辐射加热源所产生的热流光谱分布与相同温度黑体辐射的热流光谱分布相似。而火焰传播量热仪上所用的钨灯辐射加热源其产生的热流甚至不能用灰体辐射来进行近似。此外，热流光谱分析的结果还表明两种辐射源所产生的热流光谱分布与实际火灾中火焰所产生的辐射热流光谱分布有较大差异，包括森林火灾、工业火灾如液体燃料燃烧的火灾及其他普通固体可燃物的火灾。目前，几乎所有的固体材料热解和着火实验还是在这两种辐射加热源下进行，能够准确模拟实际火焰辐射热流光谱分布的辐射源尚未出现。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足之处，结合两种辐射热源各自的特点，提供一种电阻抗-钨灯复合型辐射加热实验装置及测试系统，这是一种能产生与实际火灾中火焰辐射热流光谱分布相同的复合型辐射热源实验装置，以及该辐射加热源的热流光谱分布测试系统和聚合物在该热流下消光系数的测试系统。本专利技术是采取以下技术方案实现的：一种电阻抗-钨灯复合型辐射加热实验装置及测试系统，具有电阻抗-钨灯复合型辐射源；所述电阻抗-钨灯复合型辐射源包括辐射源金属加热组和钨灯加热组；辐射源金属加热组和钨灯加热组均固定在固定盘上；辐射源金属加热组和钨灯加热组的供电系统分别独立设置，辐射源金属加热组和钨灯加热组的加热电路均采用串联方式以保证组内电流一致，即组内所有加热件温度相同；辐射源外部设有固定外壳用以固定辐射源；所述固定外壳采用不锈钢外壳。所述电阻抗-钨灯复合型辐射源为圆形电阻抗-钨灯复合型辐射源或方形电阻抗-钨灯复合型辐射源。所述圆形电阻抗-钨灯复合型辐射源包括金属加热环组和钨灯加热环组；所述固定盘为圆盘；金属加热环组由10根直径为10mm的环形金属圈依次环绕组成，外圈的环形金属圈直径比相邻内圈的大；环形金属圈通过固定支架固定在固定盘内；钨灯加热环组由9根直径为10mm的环形钨灯管依次环绕组成，外圈的环形钨灯管直径比相邻内圈的大；环形钨灯管通过固定支架固定在固定盘内；金属加热环组和钨灯加热环组处于同一平面，交错排布，相邻的环形金属圈和环形钨灯管之间的间距为1mm；在从内向外的第5根环形金属圈上装有一直径为1mm的S型热电偶，用于测定环形金属圈的实时温度；所述固定外壳的外径为268mm，固定外壳所使用材料厚度为5mm，固定盘整体厚度为55mm。金属加热环组的最内圈环形金属圈直径为30mm，最外圈环形金属圈直径为248mm，相临环形金属圈之间的间隔为12mm。每个环形金属圈采用四个固定支架固定，固定支架采用耐高温电绝源材料，固定支架与环形金属圈的连接处、固定支架与固定盘内顶面连接处均采用焊接方式固定，以保证环形金属圈的安装稳定性，固定支架的圆柱直径为5mm，长度为20mm。环形金属圈采用的材料与锥型量热仪辐射源材料相同。钨灯加热环组的最内圈的环形钨灯管内径为52mm，最外圈的环形钨灯管的外径为237mm，相临两环形钨灯管之间的间隔为12mm。每个环形钨灯管采用四个固定支架固定，固定支架采用耐高温电绝源材料，固定支架与环形钨灯管的连接处、固定支架与固定盘内顶面连接处均采用焊接方式固定，以保证环形钨灯管的安装稳定性，固定支架的圆柱直径为5mm，长度为20mm。环形钨灯管采用的材料与火焰传播量热仪上采用的钨灯材料相同。固定支架采用耐高温电绝源材料。所述方形电阻抗-钨灯复合型辐射源包括金属加热柱组和钨灯管组；所述金属加热柱组由10根直径为10mm、长度为218mm的直金属加热柱平行排布组成；所述钨灯管组由9根直径为10mm、长度为218mm的直钨灯管平行排布组成；所述固定外壳长228mm，宽218mm，不锈钢厚度为5mm，固定外壳整体厚度为35mm；在固定外壳内侧设有固定孔，所述固定孔直径为14mm；直金属加热柱和直钨灯管的两端穿过固定孔与固定外壳的外表面平齐；所有直金属加热柱和直钨灯管均在同一水平面，且距固定外壳内顶面和内下沿的距离均为10mm。装设直金属加热柱和直钨灯管时，在直金属加热柱和直钨灯管两端以及固定孔内侧之间采用厚度为2mm的耐高温电绝缘材料隔开。相邻两直金属加热柱或相邻两直钨灯管间距为12mm，相邻的直金属加热柱和直钨灯管之间间距为1mm；最外侧的两根直金属加热柱距固定外壳内表面距离为5mm，方形电阻抗-钨灯复合型辐射源的有效加热面积为208mm×208mm；在金属加热柱组中部的一根直金属加热柱上设有一直径为1mm的S型热电偶，用于测定直金属加热柱的实时温度。工作原理：本专利技术电阻抗-钨灯复合型辐射加热实验装置的辐射源金属加热组和钨灯加热组的供电系统分别独立设置，辐射源金属加热组和钨灯加热组的加热电路均采用串联方式以保证组内电流一致，即组内所有加热组温度相同；当只测定电阻抗型金属加热组的热流大小、可用范围、光谱分布等时，只打开电阻抗型金属加热组供电系统并调节功率至待测热流，而关闭钨灯加热组供电系统；当只测定钨灯加热组的热流大小、可用范围、光谱分布等时，则只打开钨灯加热组供电系统并调节功率至待测热流，而关闭电阻抗型金属加热组供电系统；当测定电阻抗-钨灯复合型辐射源的热流大小、可用范围、光谱分布等时，同时打开金属加热组和钨灯加热组的供电系统并调节功率至待测热流。本专利技术优点：通过本装置及测试系统产生的辐射热源设计科学合理，可靠性高，所产生热流可调范围广本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电阻抗‑钨灯复合型辐射加热实验装置及测试系统，其特征在于：具有电阻抗‑钨灯复合型辐射源；所述电阻抗‑钨灯复合型辐射源包括辐射源金属加热组和钨灯加热组；辐射源金属加热组和钨灯加热组均固定在固定盘上；辐射源金属加热组和钨灯加热组的供电系统分别独立设置，辐射源金属加热组和钨灯加热组的加热电路均采用串联方式以保证组内电流一致，即组内所有加热件温度相同；辐射源外部设有固定外壳用以固定辐射源；所述固定外壳采用不锈钢外壳。

【技术特征摘要】
1.一种电阻抗-钨灯复合型辐射加热实验装置及测试系统，其特征在于：具有电阻抗-钨灯复合型辐射源；所述电阻抗-钨灯复合型辐射源包括辐射源金属加热组和钨灯加热组；辐射源金属加热组和钨灯加热组均固定在固定盘上；辐射源金属加热组和钨灯加热组的供电系统分别独立设置，辐射源金属加热组和钨灯加热组的加热电路均采用串联方式以保证组内电流一致，即组内所有加热件温度相同；辐射源外部设有固定外壳用以固定辐射源；所述固定外壳采用不锈钢外壳。2.根据权利要求1所述的电阻抗-钨灯复合型辐射加热实验装置及测试系统，其特征在于：所述电阻抗-钨灯复合型辐射源为圆形电阻抗-钨灯复合型辐射源或方形电阻抗-钨灯复合型辐射源。3.根据权利要求2所述的电阻抗-钨灯复合型辐射加热实验装置及测试系统，其特征在于：所述圆形电阻抗-钨灯复合型辐射源包括金属加热环组和钨灯加热环组；所述固定盘为圆盘；金属加热环组由10根直径为10mm的环形金属圈依次环绕组成，外圈的环形金属圈直径比相邻内圈的大；环形金属圈通过固定支架固定在固定盘内；钨灯加热环组由9根直径为10mm的环形钨灯管依次环绕组成，外圈的环形钨灯管直径比相邻内圈的大；环形钨灯管通过固定支架固定在固定盘内；金属加热环组和钨灯加热环组处于同一平面，交错排布，相邻的环形金属圈和环形钨灯管之间的间距为1mm；在从内向外的第5根环形金属圈上装有一直径为1mm的S型热电偶，用于测定环形金属圈的实时温度；所述固定外壳的外径为268mm，固定外壳所使用材料厚度为5mm，固定盘整体厚度为55mm。4.根据权利要求3所述的电阻抗-钨灯复合型辐射加热实验装置及测试系统，其特征在于：金属加热环组的最内圈环形金属圈直径为30mm，最外圈环形金属圈直径为248mm，相临环形金属圈之间的间隔为12mm。5.根据权利要求3所述的电阻抗-钨灯复合型辐射加热实验装置及测试系统，其特征在于：每个环形金属圈采用四个固定支架固定，固定支架采用耐高温电绝源材料，固定支架与环形金属圈的连接处、固定支架与固定盘内顶面连接处均采用焊接方式固定，以保证环形金属圈的安装稳定性，固定支架的圆柱直径为5mm，长度为20mm；每个环形钨灯管采用四个固定支架固定，固定支架采用耐高温电绝源材料，固定支架与环形钨灯管的连接处、固定支架与固定盘内顶面连接处均采用焊接方式固定，以保证环形钨灯管的安装稳定性，固定支架的圆柱直径为5mm，长度为20mm。6.根据权利要求3所述的电阻抗-钨灯复合型辐射加热实验装置及测试系统，其特征在于：环形金属圈采用的材料与锥型量热仪辐射源材料相同；环形钨灯管采用的材料与火焰传播量热仪上采用的钨灯材料相同；固定支架采用耐高温电绝源材料。7.根据权利要求3所述的电阻抗-钨灯复合型辐射加热实验装置及测试系统，其特征在于：钨灯加热环组的最内圈的环形钨灯管内径为52mm，最外圈的环形钨灯管的外径为237mm，相临两环形钨灯管之间的间隔为12mm。8.根据权利要求2所述的电阻抗-钨灯复合型辐射加热实验装置及测试系统，其特征在于：所述方形电阻抗-钨灯复合型辐射源包括金属加热柱组和钨灯管组；所述金属加热柱组由10根直径为10mm、长度为218mm的直金属加热柱平行排布组成；所述钨灯管组由9根直径为10mm、长度为218mm的直钨灯管平行排布组成；所述固定外壳长228mm，宽218mm，不锈钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚俊辉，王志荣，王苏盼，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32