一种小尺寸隧道火灾模拟试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种小尺寸隧道火灾模拟试验系统，该小尺寸隧道火灾模拟试验系统结构简单、安装方面、操作简单、成本低、安全可靠，环境污染小，对真实隧道的火灾场景的模拟度高，可供研究隧道内火灾的燃烧行为、烟气行为等，又具有很强的适用性；隧道主体内部添加陶瓷纤维防火板防火材料，第三手动门和前侧板分别为防火玻璃材质，顶板的通风口设置第一手动门，底板的火源口设置第二手动门，使得对于隧道火灾烟气控制和温度分布规律的研究更为便捷、安全。

A fire simulation test system for small-sized tunnels

【技术实现步骤摘要】
一种小尺寸隧道火灾模拟试验系统
本专利技术涉及火灾安全
，具体涉及一种小尺寸隧道火灾模拟试验系统。
技术介绍
地铁是现代城市重要的基础设施之一。地铁以其运量大、速度快、污染小、效率高、舒适且节省空间等特点而逐步成为城市中不可缺少的交通工具。目前，世界上已有40多个国家100多座城市建成了地铁等轨道交通系统，线路总长近一万公里。随着地铁的快速发展，地铁车站及车厢内部等已经成为人流密集的公共场所，其安全问题也受到了人们的极大关注。地铁系统一旦发生火灾、爆炸、恐怖袭击等灾害事故，将造成巨大的人员伤亡和财产损失，隧道内火灾发生时，在封闭狭长的空间内，内部人员不易疏散，外部救援力量进入也相对困难，积聚的高温烟气可能导致隧道结构损坏甚至坍塌，火灾烟气沿着隧道蔓延，烟气温度高，发烟量大、毒性气体浓度高，极大影响人员的安全疏散逃生。因此，隧道火灾时的烟气控制和温度分布规律等一直是工程领域研究的重点。全尺寸实验对于还原真实的地铁区间隧道火灾结果以及确定其边界条件具有重要的现实意义。但进行全尺寸区间隧道火灾的实验费用较高，而且每次实验的周期长，危险性也很大，因此全尺寸实验难以大量开展。在小尺寸实验中，可以使用先进的测量系统测量各种物理参数，并且能重复进行各种复杂工况的试验。因此，小尺寸实验在研究火灾烟气流动的机理和性质方面有助于揭示问题的本质，且费用较低。但是，目前常见的小尺寸隧道火灾实验平台存在着实验平台结构复杂、拼接困难、搭建耗时、空间占用体积大、保温绝热性能较弱、高温绝热性能弱、不便于监测观察等缺陷。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种小尺寸隧道火灾模拟试验系统，该小尺寸隧道火灾模拟试验系统结构简单、安装方面、操作简单、成本低、安全可靠，环境污染小，对真实隧道的火灾场景的模拟度高，可供研究隧道内火灾的燃烧行为、烟气行为等，又具有很强的适用性；隧道主体内部添加陶瓷纤维防火板防火材料，第三手动门和前侧板分别为防火玻璃材质，顶板的通风口设置第一手动门，底板的火源口设置第二手动门，使得对于隧道火灾烟气控制和温度分布规律的研究更为便捷、安全。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。一种小尺寸隧道火灾模拟试验系统，包括：隧道主体、火源装置、监测装置和通风装置；其中，所述隧道主体包含依次焊接的多节子隧道，每节所述子隧道的底端设置有支撑座，每节所述子隧道具有顶板、底板、前侧板和后侧板，所述顶板上开设有通风孔，所述通风孔处安装有竖井，所述竖井上铰接有第一手动门，所述底板上开设有火源口，所述火源口铰接有第二手动门，第二手动门为薄金属板；所述隧道主体的右端铰接有第三手动门；所述火源装置包含燃气瓶、供气管和燃烧器；其中，所述燃烧器的形状与所述火源口的形状相匹配，所述燃烧器的底端具有供气孔，所述燃气瓶的顶部气体出口与所述供气孔之间连通有供气管；所述燃烧器的底端设置有升降机构；所述火源装置通过所述火源口向所述隧道主体内供火；所述监测装置包含照相机，所述照相机位于所述隧道主体外，所述照相机用于观察所述隧道主体内的火的燃烧情况；所述通风装置包含变频风机，所述变频风机设置于所述隧道主体的左端，所述变频风机用于调节所述隧道主体内的风速。根据本专利技术的小尺寸隧道火灾模拟试验系统，隧道主体由多节子隧道焊接而成，可以根据实际需要选取子隧道的节数，进而调节隧道主体的长度。如图1所示，隧道主体由8节1m长的子隧道焊接而成，隧道主体宽0.3m、高0.35m，可以模拟1/15小尺寸地铁隧道。每节子隧道的底端安装有两个支撑座，支撑座为三角稳定支撑结构，支撑座通过焊接或螺栓依附于隧道墙壁，隧道主体的后侧板紧靠隧道墙壁。每节子隧道的顶板的中心线上开设有通风孔(通风孔的尺寸为10cm×10cm)，通风孔处安装有竖井，根据要求添加竖井类型以及尺寸，竖井上铰接有第一手动门，通过第一手动门实现竖井的开闭，竖井用于隧道主体内通风。每节子隧道的底板上与通风孔相对应的位置开设有火源口(火源口的尺寸为10cm×10cm)，火源口铰接有第二手动门，通过第二手动门实现火源口的开关；没有提供火源的火源口通过第二手动门关闭，有提供火源的火源口将火源装置的燃烧器伸入火源口，向隧道主体内供火。同时可以根据实际需求，将火源装置的燃烧器放入隧道主体内不同的火源口，用于观察不同位置的起火点，隧道主体内的火灾的燃烧行为、烟气行为等。隧道主体的两端为纵向通风口，右端的通风口铰接有第三手动门，第三手动门的上端通过排合页与顶板铰接，下端与底板通过锁扣连接。隧道主体两端的纵向通风口和顶板上的竖井可以分别或同时使用，用来研究隧道火灾烟气控制方法。第一手动门、第二手动门和第三手动门采用密封铰接方式，便于更换工况以及对隧道的内部清理等。燃气瓶为多孔气体燃气瓶，燃气瓶的顶部气体出口与燃烧器底端的供气孔之间连通有供气管，打开燃气瓶的阀门，燃气瓶内的可燃性气体通过供气管进入燃烧器内，打开燃烧器上的点火器引燃气体，向隧道内供火。通过升降机构调节燃烧器伸入隧道主体内的高度，进而可根据实际火灾情景设置火焰燃烧面高度，便于模仿真实隧道的火灾场景，还原度高。隧道主体的前侧板一侧和右侧设置有多个照相机，通过照相机记录隧道主体内的火的燃烧情况。隧道主体的左端的第一节子隧道密封拼接有变频风机，通过调节频率大小来改变纵向通风速度，进而研究纵向通风对隧道火灾的影响。本专利技术的小尺寸隧道火灾模拟试验系统结构简单，安装方面，且对真实隧道的火灾场景的模拟度更高，便于研究着火点的位置、高度、风速等对隧道主体内火灾的影响情况，并通过监测装置记录相应情况，方便直观。作为优选的，所述顶板、底板和后侧板一体成型；所述前侧板的上端与所述顶板铰接，所述前侧板的下端通过锁扣与所述底板连接。根据本专利技术的小尺寸隧道火灾模拟试验系统，顶板、底板和后侧板一体成型，厚度为1.2mm，由一整块不锈钢板材弯折而成，结构简单，安装方便，占用体积小，密封性好。作为优选的，所述顶板、底板和后侧板分别为不锈钢材质，所述顶板、底板和后侧板内分别密封粘贴有陶瓷纤维防火板；所述前侧板和第三手动门分别为防火玻璃材质。根据本专利技术的小尺寸隧道火灾模拟试验系统，顶板、底板和后侧板分别为不锈钢材质，顶板、底板和后侧板内分别密封粘贴有6mm厚陶瓷纤维防火板，陶瓷纤维防火板是一种优良的耐火材料，具有重量轻、耐高温、热容小、保温绝热性能良好、高温绝热性能良好、无毒性等优点。前侧板和第三手动门分别为防火玻璃材质，前侧板厚5mm、长1m、宽0.35m，第三手动门厚5mm、长0.35m、宽0.30m，玻璃材质可供视觉观测实验现象。前侧板和第三手动门可自下而上旋转开启，平时处于关闭状态，自然垂直悬挂在顶板边缘上；前侧板和第三手动门可分别通过锁扣与子隧道的底板连接，达到封闭要求，用于研究全封闭的腔室火灾情景。作为优选的，所述供气管上连通有气体流量计。根据本专利技术的小尺寸隧道火灾模拟试验系统，通过燃气瓶的阀门调节可燃性气体压力至稳定值后，通过调节气体流量计的浮子高度来控制气体流量，气体流量与燃气有效燃烧热的乘积，即为相应的火源热释放速率。作为优选的，所述升降机构包含底座、套筒、滑杆和定位螺栓；其中，所述底座上固定有套筒，所述燃烧器的底端固定有与所述套筒相匹配的滑杆，所述套筒的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小尺寸隧道火灾模拟试验系统，其特征在于，包括：隧道主体、火源装置(2)、监测装置和通风装置；其中，所述隧道主体包含依次焊接的多节子隧道(1)，每节所述子隧道(1)的底端设置有支撑座(150)，每节所述子隧道(1)具有顶板(110)、底板(120)、前侧板(130)和后侧板，所述顶板(110)上开设有通风孔(111)，所述通风孔(111)处安装有竖井，所述竖井上铰接有第一手动门，所述底板(120)上开设有火源口(121)，所述火源口(121)铰接有第二手动门；所述隧道主体的右端铰接有第三手动门(140)；所述火源装置(2)包含燃气瓶(3)、供气管(4)和燃烧器(5)；其中，所述燃烧器(5)的形状与所述火源口(121)的形状相匹配，所述燃烧器(5)的底端具有供气孔，所述燃气瓶(3)的顶部气体出口与所述供气孔之间连通有供气管(4)；所述燃烧器(5)的底端设置有升降机构(9)；所述火源装置(2)通过所述火源口(121)向所述隧道主体内供火；所述监测装置包含照相机(7)，所述照相机(7)位于所述隧道主体外，所述照相机(7)用于观察所述隧道主体内的火的燃烧情况；所述通风装置包含变频风机(8)，所述变频风机(8)设置于所述隧道主体的左端，所述变频风机(8)用于调节所述隧道主体内的风速。...

【技术特征摘要】
1.一种小尺寸隧道火灾模拟试验系统，其特征在于，包括：隧道主体、火源装置(2)、监测装置和通风装置；其中，所述隧道主体包含依次焊接的多节子隧道(1)，每节所述子隧道(1)的底端设置有支撑座(150)，每节所述子隧道(1)具有顶板(110)、底板(120)、前侧板(130)和后侧板，所述顶板(110)上开设有通风孔(111)，所述通风孔(111)处安装有竖井，所述竖井上铰接有第一手动门，所述底板(120)上开设有火源口(121)，所述火源口(121)铰接有第二手动门；所述隧道主体的右端铰接有第三手动门(140)；所述火源装置(2)包含燃气瓶(3)、供气管(4)和燃烧器(5)；其中，所述燃烧器(5)的形状与所述火源口(121)的形状相匹配，所述燃烧器(5)的底端具有供气孔，所述燃气瓶(3)的顶部气体出口与所述供气孔之间连通有供气管(4)；所述燃烧器(5)的底端设置有升降机构(9)；所述火源装置(2)通过所述火源口(121)向所述隧道主体内供火；所述监测装置包含照相机(7)，所述照相机(7)位于所述隧道主体外，所述照相机(7)用于观察所述隧道主体内的火的燃烧情况；所述通风装置包含变频风机(8)，所述变频风机(8)设置于所述隧道主体的左端，所述变频风机(8)用于调节所述隧道主体内的风速。2.根据权利要求1所述的小尺寸隧道火灾模拟试验系统，其特征在于，所述顶板(110)、底板(120)和后侧板一体成型；所述前侧板(130)的上端与所述顶板(110)铰接，所述前侧板(130)的下端通过锁扣(122)与所述底板(120)连接。3.根据权利要求2所述的小尺寸隧道火灾模拟试验系统，其特征在于，所述顶板(110)、底板(120)和后侧板分别为不锈钢材质，所述顶板(110)、底板(120)和后侧板内分别密封粘贴有陶瓷纤维防火板；所述前侧板(130)和第三手动门(140)分别为防火玻璃材质。...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯亚楠，翟越，郝祥祥，高甲艳，屈璐，李艳，李宇白，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61