【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于森林防灭火，具体是一种林火灭火剂在模拟森林火灾高强度热对流与热辐射耦合条件下附着能力和热防护有效性量化测试装置。
技术介绍
1、
2、对于灭火剂测试装置和树冠火模拟装置，已有学者进行了相关的开发。孙永剑等人设计开发了(申请公布号cn115248283a)一种模拟森林火灾及灭火剂测试装置，该装置包括：称重系统和控制系统，通过点燃称重系统平面上的被测燃烧物模拟森林火灾蔓延，并研究火蔓延过程中阻燃剂灭火效果。张宪忠等人设计开发了一种泡沫流体热稳定性测试装置及方法(申请公布号cn116399896 a)，该装置通过生成高温烟气模拟火场高温条件，测试灭火灭火剂在生成、喷射和灭火等过程中热辐射、烟气对灭火剂性能的影响。周日峰等人设计开发了一种泡沫流体热稳定性测试装置及方法(授权公告号cn110455850b)，测试装置包括箱体模块、泡沫盛载模块、加热模块、测温模块、观测模块，该测试装置通过硅碳棒加热体模拟火场高温环境，测试灭火泡沫流体的热稳定性和抗复燃特性性能测试。雷佼等人设计开发了了一种全尺寸单木树冠火实验测量系统(申请公布号cn115993150a)，该系统通过多个不同直径的同心环形气体燃烧器实现可控点火，通过测量系统和飞火颗粒收集装置实现树冠燃烧过程中火焰温度等参数的测量及飞火颗粒的收集。
3、通过对已有技术的调研分析可以看出，现有的灭火剂测试装置和树冠火模拟装置在结构和功能上都具有一定的局限性。一方面，通过实地取样选取实际林木搭建实验平台，实验成本高、可重复性差、可控性低。不同地理区域、树种的实
4、因此亟须研发一款测量强热对流和强热辐射耦合作用下林火灭火剂附着能力和热防护有效性测试装置和方法，明确在不同强度热对流和热辐射耦合场景下消防灭火剂在可燃物表面的附着时间和热防护效果，对灭火剂破坏-脱落过程和热防护失效后木材炭化燃烧过程进行动态演示和记录。用以评估灭火剂性能，指导新型高效灭火剂产品的研发和林木灭火救援实战。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置，所述装置可测试不同类型灭火剂在不同强度热辐射、热对流耦合条件下在林木表面附着能力，测量火焰和灭火剂任意位置温度和灭火剂所受热反馈；记录灭火剂破坏脱落过程和木材炭化燃烧过程；评价不同类型灭火剂在不同强度热辐射、热对流耦合条件下灭火有效性，为新型灭火剂开发提供技术支持。
2、本专利技术还旨在提出一款林火灭火剂附着和热防护能力测试方法。
3、根据本专利技术实施例的一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置和方法，包括：树体模拟模块，所述树体模拟模块穿过所述燃烧模拟模块中央孔洞和隔离套筒，固定在天平上，用于模拟实际树木形态并承载灭火剂；燃烧模拟模块，所述燃烧模拟模块上部敞口下端通过管道接口与供气模块相连，内部填充所述石英砂可使可燃气体均匀通过，所述可燃气体被点燃后在空气中进行燃烧在敞口上方形成完全覆盖树体模拟模块的火焰，模拟实际林火场景中不同功率热对流与热辐射的复杂耦合；供气模块，用于为所述燃烧模拟模块提供所述可燃气体，可通过调节所述可燃气体流量控制火焰功率模拟不同功率的热对流与热辐射；灭火剂喷射模块，用于产生并向所述树体模拟模块喷射灭火剂；测量模块用于测量火焰形态和温度、灭火剂温度、脱落坍塌过程；控制记录模块，用于收集、处理、记录其他模块测量结果并控制其他模块。
4、根据专利技术实施例的一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置和方法，所述树体模拟模块穿过所述燃烧模拟模块中央孔洞和隔离套筒，固定在天平上，包括树干、枝干、竖向套筒、枝干套筒、万向连接轴和底座。所述树干插入所述竖向套筒内，所述竖向套筒固定在所述底座上，所述枝干插入所述枝干套筒内，所述枝干套筒由所述万向连接轴连接固定于所述竖向套筒上。
5、可选地，所述树干和枝干可根据需求选取不同品种树木，以模拟不同地区林场。
6、可选地，所述枝干套筒可根据需求固定在竖向套筒的不同高度处，实现多工况模拟。
7、有利地，所述万向连接轴可根据需求将所述枝干套筒调节为不同角度，实现所述枝干与所述树干多角度工况，进而模拟不同角度的树枝。
8、根据专利技术实施例的一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置和方法，所述燃烧模拟模块固定在支架上，上部敞口与空气接触，下端通过所述管道接口与所述供气模块相连。所述燃烧模拟模块包括燃烧器、管道接口、支架、隔离套筒和点火器。所述燃烧器内填充所述石英砂用于整流可燃气体，点燃后于所述燃烧器上端形成均匀稳定完全覆盖树体模拟模块的火焰，用于模拟实际林火场景中不同功率的热对流与热辐射的复杂耦合；
9、有利地，所述隔离套筒直径大于所述竖向套筒直径，两者间无接触，保证质量测量的准确性。
10、有利地，所述石英砂粒径可根据需求调整，实现所述可燃气体在燃烧器上端均匀溢出并燃烧。
11、有利地，所述点火器由所述控制记录模块，实现远距离可控点火。
12、根据专利技术实施例的一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置和方法，所述供气模块位于燃烧模拟模块的一侧，用于向所述燃烧器供给气体燃料，包括储气瓶、减压阀、导气管和流量计，所述储气瓶可提供所述可燃气体，所述减压阀安装在所述的储气瓶上，以控制所述储气瓶的输出压力；所述导气管一端与所述储气瓶连接，一端与所述管道接口相连；所述流量计安装在所述导气管上，用以测量所述可燃气体的流量并反馈给控制记录模块。
13、有利地，所述控制记录模块可根据所述流量计数据实时调节控制所述减压阀，实现精确控制所述可燃气体的输出流量，进而控制火焰燃烧的热释放速率，以模拟不同燃烧强度的森林火灾。
14、根据专利技术实施例的一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置和方法，所述灭火剂喷射模块用于将灭火剂喷向所述树体模拟模块，包括灭火剂发生装置、软管、灭火剂喷射装置、灭火剂喷射支架、驱动装置和圆形滑轨，所述灭火剂发生装置用于产生并储存灭火剂；所述软管一端与所述灭火剂发生装置连接，一端与所述灭火剂喷射装置连接，用于输送灭火剂；所述灭火剂喷射装置固定在所述灭火剂喷射支架上，用于喷射灭火剂；所述灭火剂喷射支架由所述驱动装置在所述圆形滑轨上匀速运动，使灭火剂均匀覆盖在树体模拟模块表面形成灭火剂；所述灭火剂喷射模块中所述灭火剂发生装置、所述灭火剂喷射装置和所述驱动装置受所述控制记录模块控制；首先，所述控制记录模块控制所述灭火剂喷射装置和所述灭火剂喷射支架在所述圆形滑轨上匀速运动，随后，所述控制记录模块控制所述灭火剂发生装置产生灭火剂并由所述灭火剂喷射装置喷出，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置和方法，其特征在于：所述的测试系统由树体模拟模块、燃烧模拟模块、供气模块、灭火剂喷射模块、测量模块和控制记录模块组成；
2.根据权利要求1所述一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置，其特征在于，所述树体模拟模块穿过所述燃烧模拟模块中央开孔和所述隔离套筒放置在所述天平上，所述隔离套筒直径大于所述竖向套筒直径，所述树体模拟模块与所述隔离套筒之间无接触，保证质量测量的准确性。
3.根据权利要求1所述一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置，其特征在于，所述灭火剂喷射模块的所述圆形滑轨以所述燃烧模拟模块为圆心布置，所述灭火剂喷射装置和所述灭火剂喷射支架由所述驱动装置带动在所述圆形滑轨上绕所述燃烧模拟模块做圆周运动。
4.根据权利要求1所述一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置，其特征在于，所述供气模块为所述燃烧模拟模块供给所述可燃气体，由所述控制记录模块控制；首先，所述控制记录模块控制所述减压阀开启，随后根据所述流量计数据，改变所述可燃气体的输出压力，实现精确控制所述可燃气体的输出流量，进而控制火焰燃烧的热释放速
5.根据权利要求1所述一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置，其特征在于，所述控制记录模块控制可控制所述灭火剂喷射模块的灭火过程；首先，所述控制记录模块控制所述驱动装置运动，进而带动所述灭火剂喷射装置与所述灭火剂喷射支架在所述圆形滑轨上匀速运动；随后，所述控制记录模块控制所述灭火剂发生装置产生所述灭火剂，所述灭火剂经所述灭火剂喷射装置喷射于所述树体模拟模块表面；所述控制记录模块可在灭火剂喷射过程种实时改变喷射角度和喷射流量；当所述灭火剂厚度逐渐增加，所述天平示数达到预定值后，反馈给所述控制记录模块，停止喷射灭火剂。
6.根据权利要求1所述一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置，其特征在于，所述热测量系统包括灭火剂温度热电偶、火焰温度热电偶、热电偶支架、热流计和石英玻璃罩，所述多个灭火剂温度热电偶纵向布置在所述树干上，用于测量所述灭火剂内部温度；所述多个火焰温度热电偶设置在热电偶支架上，用于测量所述火焰温度；所述热流计与所述燃烧器上敞口平齐用于测量火焰对外辐射；所述石英玻璃罩遮盖在所述热流计的表面，用于保护所述热流计；所述图像测量系统包括高速摄像机和红外摄像机，用于拍摄整个燃烧过程中火焰形态和温度分布、所述树体模拟模块表面灭火剂破裂、脱落和林木炭化燃烧信息；所述质量测量系统，包括天平，用于测量灭火剂喷射后黏附在林木上的质量和燃烧过程中灭火剂脱落质量，进而定量评估灭火剂在强热对流和热辐射作用下的黏附性；
7.根据权利要求1所述一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置和方法，其特征在于：所述的测试系统由树体模拟模块、燃烧模拟模块、供气模块、灭火剂喷射模块、测量模块和控制记录模块组成；
2.根据权利要求1所述一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置，其特征在于，所述树体模拟模块穿过所述燃烧模拟模块中央开孔和所述隔离套筒放置在所述天平上，所述隔离套筒直径大于所述竖向套筒直径，所述树体模拟模块与所述隔离套筒之间无接触，保证质量测量的准确性。
3.根据权利要求1所述一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置，其特征在于，所述灭火剂喷射模块的所述圆形滑轨以所述燃烧模拟模块为圆心布置，所述灭火剂喷射装置和所述灭火剂喷射支架由所述驱动装置带动在所述圆形滑轨上绕所述燃烧模拟模块做圆周运动。
4.根据权利要求1所述一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置，其特征在于，所述供气模块为所述燃烧模拟模块供给所述可燃气体，由所述控制记录模块控制；首先，所述控制记录模块控制所述减压阀开启，随后根据所述流量计数据，改变所述可燃气体的输出压力，实现精确控制所述可燃气体的输出流量，进而控制火焰燃烧的热释放速率，以模拟不同燃烧强度的森林火灾。
5.根据权利要求1所述一款林火灭火剂附着和热防护能力测试装置，其特征在于，所述控制记录模块控制可控制所述灭火剂喷射模块的灭火过程；首先，所述控制记...
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