[发明专利]一种全尺寸舱室火蔓延与轰燃模拟实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种全尺寸舱室火蔓延与轰燃模拟实验装置，其特征在于：包括模型主体、配套模拟发生装置、温度测量系统和排烟装置；

所述模型主体由1:1的比例实体钢结构组成模拟舱室，舱室前壁右侧设有舱门，舱室后壁中部设有至少一个观察窗，舱室左侧壁开孔新形成天然气管道接入口和温度测量系统接入口，舱室左侧壁左下角和右下角设有舱室排水溢流孔，右上角设有用于安装排烟管道的排烟管道安装孔，舱室顶棚四角各设一个采用电磁控制开启关闭的百叶栅格，用于舱室顶部蒸汽泄压；

舱室内设有模型床一张、大沙发一张、小沙发一张，均为钢结构模型，用于模拟室内常用家具，模型床位于舱室左侧壁处，大沙发位于后壁，小沙发位于前壁；

所述配套模拟发生装置包括天然气供应系统和与天然气供应系统连接的点火系统，天然气供应系统通过舱室内的天然气管道将天然气输送到模型床、大沙发、小沙发处、舱室地面、顶棚处的气体燃烧器，各气体燃烧器管路中设电磁阀控制燃料输运，所述点火系统包括与燃烧器一一对应的点火器；

所述温度测量系统包括位于舱室顶棚测量烟气温度的测量装置；

所述排烟系统用于将火灾烟气经舱室后壁排气孔排出。

2.如权利要求1所述的全尺寸舱室火蔓延与轰燃模拟实验装置，其特征在于：所述天然气供应系统包括天然气钢瓶、减压阀、压力表、体积流量计、橡胶软管、不锈钢进气管、标准四通、无线遥控电磁阀、气体燃烧器，其中天然气钢瓶、减压阀、压力表、体积流量计通过橡胶软管在室外连接，下部体积流量计出口接不锈钢进气管，由舱室左侧壁上下进气口分别接入舱室内天然气管道中。

3.如权利要求2所述的全尺寸舱室火蔓延与轰燃模拟实验装置，其特征在于：天然气管道中的模型床燃气管道经标准四通分流，各支路串联接入模型床表面、模型沙发表面及舱室地面处的气体燃烧器，模型床燃气管道布置于床结构下方，由标准四通分支为前中后三个支路，前分支延伸至小沙发处，后分支延伸至大沙发处，中分支最右侧管道末端延伸至地面，再分为前中后三个支路，前中两个支路向右每隔一定距离设置一个多孔气体燃烧器，后支路间隔一定距离设置一个多孔气体燃烧器。

4.如权利要求2所述的全尺寸舱室火蔓延与轰燃模拟实验装置，其特征在于：天然气管道中的顶棚燃气管道经标准四通分流，串联接入各顶棚处气体燃烧器。

5.如权利要求2所述的全尺寸舱室火蔓延与轰燃模拟实验装置，其特征在于：所述气体燃烧器为以不锈钢材料制作的长方体结构，下部为燃气进气口，上部为多孔出气口，并附有用于安装脉冲点火器的脉冲点火器卡槽。

6.如权利要求1所述的全尺寸舱室火蔓延与轰燃模拟实验装置，其特征在于：所述点火系统包括电源、导线、脉冲点火器、遥控开关，电源置于舱室外部，导线由陶瓷管包覆，由舱室左侧壁进气口并联连接各脉冲点火器，点火器开闭由遥控开关控制。

7.如权利要求1所述的全尺寸舱室火蔓延与轰燃模拟实验装置，其特征在于：所述温度测量系统包括热电偶簇、补偿导线、数据采集模块、转换器及电脑，热电偶及补偿导线从舱室左侧壁上进气口接入舱室，置于舱室顶棚下方固定，数据采集模块及转换器在舱室外接电脑以采集数据。

8.如权利要求1所述的全尺寸舱室火蔓延与轰燃模拟实验装置，其特征在于：所述排烟系统包括依次相连的集烟罩、排烟管道和排烟风机，所述集烟罩安装于舱室右侧中偏上部位，集烟罩上方连接排烟风机、排烟管道，将火灾烟气经舱室后壁右上角排气孔排出。

9.如权利要求1所述的全尺寸舱室火蔓延与轰燃模拟实验装置，其特征在于：模型床位于舱室左侧壁处，床长2.2m，宽1.5m，高0.4m；大沙发位于后壁距离床尾1.0m处，大沙发长1.5m，宽0.5m，高0.4m；小沙发位于前壁距离床尾1.0m处，小沙发长0.5m，宽0.5m，高0.4m。

10.一种全尺寸舱室火蔓延与轰燃模拟实验方法，其特征在于使用权利要求1-9中任一项所述实验装置进行，所述实验方法包括如下步骤：

在进行模拟演示实验之前，首先应检查系统安装运行良好，打开舱门，开启温度测量系统；

实验开始时，首先遥控模型床左侧燃烧器(25-27)上的脉冲点火装置，之后开启下部舱室的天然气供应阀门，缓缓将天然气通入模型床中，由电火花引燃，此时记为0时刻，舱室火灾的发生模拟完成。

火灾发生后，继续缓慢开大天然气供应阀门，使每个燃烧器燃料供应量达3.6m³/h，模拟火灾发展过程中着火区缓慢扩大现象。普通床上用品的火蔓延速度约为0.5cm/s，根据此火蔓延速度，50s时开启模型床中部燃烧器(28-30)上的脉冲点火装置，并开启管道电磁阀，天然气进入燃烧器后被电火花引燃，此后继续扩大天然气供应量，并逐渐增大阀门开度，使每个燃烧器燃料供应量达3.6m³/h，模拟火灾在床上的蔓延过程；100s时开启模型床右侧燃烧器(31-33)上的脉冲点火装置，并开启管道电磁阀，整个模型床上的燃烧器均进入燃烧状态,使每个燃烧器燃料供应量达3.6m³/h；

实验开始200s后，开启顶棚上左侧燃烧器(34-42)上的脉冲点火装置，并开启管道电磁阀，燃料进入燃烧器被点燃，并逐渐增大阀门开度，使每个燃烧器燃料供应量达3.6m³/h，表明模型床体已充分燃烧，在床体上方顶棚形成了的顶棚射流和一定的热量积累；热烟气沿着顶棚蔓延，蔓延速度加大，在实验开始220s时开启顶棚上右侧燃烧器(43-51)上的脉冲点火装置，并开启管道电磁阀，并逐渐增大阀门开度，使每个燃烧器燃料供应量达3.6m³/h，表明整个舱室顶棚已蓄积大量热量，逐渐进入燃烧状态；

实验开始400s，开启大沙发和小沙发处的燃烧器上的脉冲点火装置，并开启管道电磁阀70、72，并逐渐增大阀门开度，使每个燃烧器燃料供应量达3.6m³/h，表明热烟气沉降和室内热量已集聚至一定程度，模拟热辐射效应对沙发产生加热并开始燃烧现象，小沙发和大沙发局部开始燃烧，明火在大沙发上开始蔓延，火蔓延速度约为2.5cm/s；并分别在410s时和420s时开启燃烧器54、55上的脉冲点火装置，并开启管道电磁阀，引燃大沙发另外两个燃烧器，并逐渐增大阀门开度，使每个燃烧器燃料供应量达3.6m3/h，表明整个大沙发已着火；

实验开始550s时，开启舱室地面上燃烧器(56-63)上的脉冲点火装置，并开启管道电磁阀，并逐渐增大阀门开度，使每个燃烧器燃料供应量达3.6m³/h，表明在550s时室内已达轰燃状态，房间地板突然发生大面积燃烧，此时整个房间包括地板、模型家具和天花板均处于猛烈燃烧状态，并有大量热量与烟气从舱门溢出；

实验开始720s时，关闭燃料供应阀门，待室内燃气燃尽后结束模拟演示实验。