一种模拟高温高速颗粒点火特性的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术所述的一种模拟高温高速颗粒点火特性的实验装置，包括：固体颗粒加热子系统、调节热固体颗粒加速大小和方向的固体颗粒加速子系统、容纳可燃物的可燃物子系统和数据监测子系统。本实用新型专利技术可分别设定不同尺寸、温度、速度的固体颗粒与可燃物各种接触角度下，不同材质可燃物点火和碰撞特性研究的相应实验参数；实时追踪颗粒温度和速度变化规律，记录颗粒与可燃物表面碰撞过程及点火过程的无焰热解和有焰点火过程的形貌结构特征；可模拟常规或极端火灾条件高温高速颗粒对可燃物点火特性测试的消防研究实验功能，还可用于高温移动颗粒撞击固体可燃物的碰撞特性及形变测试实验研究。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟高温高速颗粒点火特性的实验装置
本技术涉及本技术涉及火灾实验测试领域，尤其涉及高温高速颗粒点燃可燃物的点火特性研究的实验装置。
技术介绍
所有火灾都始于点火，火灾事故调查最重要工作之一是确定火灾是如何点火的。现阶段学术界，将点火分为火焰（直接接触式点燃）、辐射（非接触式点燃）及飞火（非接触式点火）三类。飞火是环境风、热气流或重力作用将未燃尽的炽热可燃物颗粒（飞火颗粒）输运到火前锋前方（炽热颗粒产生之外的地方），落地时引燃地表可燃物，形成新的火点，导致火灾加速跳跃式蔓延。飞火点火中的高温颗粒一方面是热传导热源，另一方面可作为热解气体的先导点燃源，因而与传统火蔓延（直接接触式点燃和非接触式辐射点燃）的点燃方式有本质不同。飞火颗粒本质上是一高温且以一定速度运动的热源，因此需要对高温运动颗粒的点火特性开展研究。研究表明，环境风作用产生的飞火颗粒是加速火灾蔓延的主要影响因素之一，例如2019年9月的加利福尼亚大火，时速超过102英里（45.6m/s）的环境风是推动火蔓延的重要原因。因此，环境风作用下高温颗粒不同冲击速度点燃可燃物的影响因素、临界冲击速度等问题的探讨是十分迫切且必要的。目前暂没有相关可进行高温颗粒的高速碰撞和点燃可燃物表面的实验装置。现有的实验加速动作的装置如专利申请号201910996064.4的专利文件，公开了一种适用于常温楔形体加速倾斜入水的试验装置，包括：框架、放置于框架下方的水箱、安装在框架上方的加速装置、与框架相连的倾斜装置、与倾斜装置相连的楔形体和观测系统。但其存在以下问题：1、该装置的设计仅适用于常温楔形体加速倾斜入水的特性研究，实验装置的使用范围有限；2、该装置未实现气缸动作启动的自动化控制功能；3、气缸活塞与被加速装置（楔形体）直接连接，不要求气缸活塞动作的时效性。综上所述，开发出一种整体尺寸适中、速度调节范围宽、实验所需条件较低且实施方便的高温高速颗粒点火特性研究方法是目前急需解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术公开了一种不同尺寸、温度及速度固体颗粒在碰撞不同材质可燃物后发生点火的可视化实验装置，不仅具有模拟常规火灾、极端火灾条件高温高速颗粒对可燃物点火特性测试的消防研究实验的功能，还可用于高温移动颗粒撞击固体可燃物的碰撞特性及形变测试实验研究。一种模拟高温高速颗粒点火特性的实验装置，包括固体颗粒加热子系统、固体颗粒加速子系统、可燃物子系统、数据监测子系统；所述固体颗粒加热子系统用于调控不同尺寸固体颗粒的温度，并将加热后的固体颗粒输运至其后端的固体颗粒加速子系统；所述固体颗粒加速子系统用于调节热固体颗粒的加速大小和方向，使加速后的热颗粒以不同角度碰撞位于其下方的可燃物表面；所述可燃物子系统用于容纳可燃物，并使所述可燃物随可燃物子系统的转动而调节与热固体颗粒接触的角度；所述数据监测系统用于监测实验过程。优选的，所述固体颗粒加热子系统包括电加热器、测温部件、高温控制器、颗粒支撑滑移组件、固体颗粒和加热腔体，所述加热腔体内设有电加热器，其通过导线与高温控制器连接，所述颗粒支撑滑移组件横向贯穿所述加热腔体，所述颗粒支撑滑移组件内设有测温部件和固体颗粒，所述测温部件的测温端与所述固体颗粒表面接触，所述测温部件的末端通过导线连接高温控制器。优选的，所述颗粒支撑滑移组件包括导向管和颗粒定位件，所述导向管两端开口且横向贯穿所述加热腔体，所述颗粒定位件的定位端穿过导向管的前端开口位于导向管内并固定固体颗粒。优选的，所述固体颗粒加速子系统包括支架、支撑钢板、加速组件、打击组件、控制系统和感应元件，所述支撑钢板通过加速连接件可转动的安装在所述支架上，所述支撑钢板下安装所述加速组件，所述加速组件下方设有所述打击组件，所述感应元件设在所述固体颗粒加热子系统的末端，感应元件将固体颗粒离开固体颗粒加热子系统的信号传输给控制系统，所述控制系统输出控制信号控制加速组件动作从而带动打击组件击打固体颗粒。优选的，所述可燃物子系统包括样品托盘、称重元件、固定板和样品架，所述固定板通过连接件可转动的与所述样品架连接，所述固定板上设有所述称重元件，所述称重元件上设有所述样品托盘架。优选的，所述数据监测子系统包括红外成像仪、摄像机。其可实时追踪固体颗粒运动过程的温度和速度，固体颗粒与可燃物的接触过程及点火过程的无焰热解和有焰点火过程的形貌结构特征。本技术所述的有益效果为：可通过控制系统联动控制固体颗粒加热子系统和固体颗粒加速子系统对固体颗粒的加热和加速作用，使固体颗粒离开固体颗粒加热子系统的瞬间被固体颗粒加速子系统加速；测试系统可以模拟恒定温度和恒定速度的颗粒接触可燃物的点火过程，进而获取热颗粒点燃控制机理的数据；实验可以改变打击力，用以模拟不同风力下热颗粒点燃可燃物的点火过程，进而获取低速、高速环境风对高温颗粒点燃机理的研究数据；也可以通过改变颗粒尺寸、温度及可燃物表面角度、种类、边界等条件，探究上述因素对点燃过程的耦合作用影响。测试系统还可以模拟常温、高温、低速、高速颗粒撞击固体可燃物的碰撞特性及形变测试的功能，也可探究不同温度、速度及颗粒与可燃物不同接触角度条件对固体可燃物的碰撞特性及形变特征的影响。附图说明为了使本技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明。图1是本技术所述实验装置的结构示意图。图2是加速组件为弹簧时的连接结构示意图。图3是加速组件为电磁铁时的连接结构示意图。其中：1-固体颗粒加热子系统，11-电加热器，12-测温部件，13-高温控制器，14-颗粒支撑滑移组件，141-导向管，142-颗粒定位件，15-固体颗粒，16-加热腔体，2-固体颗粒加速子系统，21-支架，22-支撑钢板，23-加速组件，24-打击组件，25-加速连接件，26-弹性组件，261-齿轮，262-链条，263-步进电机，27-储能挡杆，28-电磁铁，3-可燃物子系统，31-样品托盘，32-称重元件，33-固定板，34-样品架，35-连接件，4-数据监测子系统，41-红外成像仪，42-摄像机。具体实施方式如图1所示，一种用于上述实验方法的实验装置，包括固体颗粒加热子系统1、固体颗粒加速子系统2、可燃物子系统3、数据监测子系统4。所述固体颗粒加热子系统分别对不同尺寸的固体颗粒加热至一定温度，并将加热后的固体颗粒输运至其后端的固体颗粒加速子系统；所述固体颗粒加热子系统1包括电加热器11、测温部件12、高温控制器13、颗粒支撑滑移组件14、固体颗粒15和加热腔体16，所述加热腔体16内设有电加热器11，其通过导线与高温控制器13连接，所述颗粒支撑滑移组件14包括导向管141和颗粒定位件142，所述导向管141的两端开口且横向贯穿所述加热腔体16，所述颗粒定位件142的定位端穿过导向管141的前端开口位于导向管内并固定固体颗粒15，所述测温部件12的测温端位于导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟高温高速颗粒点火特性的实验装置，其特征在于，包括固体颗粒加热子系统、固体颗粒加速子系统、可燃物子系统和数据监测子系统；/n所述固体颗粒加热子系统用于调控不同尺寸固体颗粒的温度，并将加热后的固体颗粒输运至其后端的固体颗粒加速子系统；/n所述固体颗粒加速子系统用于调节热固体颗粒的加速大小和方向，使加速后的热颗粒以不同角度碰撞位于其下方的可燃物表面；/n所述可燃物子系统用于容纳可燃物，并使所述可燃物随可燃物子系统的转动而调节与热固体颗粒接触的角度；/n所述数据监测系统用于监测实验过程。/n

【技术特征摘要】
1.一种模拟高温高速颗粒点火特性的实验装置，其特征在于，包括固体颗粒加热子系统、固体颗粒加速子系统、可燃物子系统和数据监测子系统；
所述固体颗粒加热子系统用于调控不同尺寸固体颗粒的温度，并将加热后的固体颗粒输运至其后端的固体颗粒加速子系统；
所述固体颗粒加速子系统用于调节热固体颗粒的加速大小和方向，使加速后的热颗粒以不同角度碰撞位于其下方的可燃物表面；
所述可燃物子系统用于容纳可燃物，并使所述可燃物随可燃物子系统的转动而调节与热固体颗粒接触的角度；
所述数据监测系统用于监测实验过程。


2.根据权利要求1所述的一种模拟高温高速颗粒点火特性的实验装置，其特征在于，所述固体颗粒加热子系统包括电加热器、测温部件、高温控制器、颗粒支撑滑移组件、固体颗粒和加热腔体，所述加热腔体内设有电加热器，其通过导线与高温控制器连接，所述颗粒支撑滑移组件横向贯穿所述加热腔体，所述颗粒支撑滑移组件内设有测温部件和固体颗粒，所述测温部件的测温端与所述固体颗粒表面接触，所述测温部件的末端通过导线连接高温控制器。


3.根据权利要求2所述的一种模拟高温高速颗粒点火特性的实验装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王苏盼，张玉，许沧粟，孙培艺，黄鑫炎，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32