[发明专利]一种能够实现液面持续稳定的燃烧实验装置

说明书

技术领域

本发明属于火灾安全技术领域，具体涉及一种能够实现液面持续稳定的燃烧实验装置，其在可调整控制液面在不同的高度，同时测量质量燃烧速率的简便易操作实验研究装备。

背景技术

在火灾学及燃烧学研究技术领域，燃料池火燃烧行为都是一项十分重要的研究内容，燃料池燃烧的危害大，与它的火灾特征密切相关。燃料池火灾通常发展迅速、极易形成爆炸性火灾和大面积流淌火灾，灭火难度大、复燃现象普遍，其造成的直接和间接经济损失不可估量。如2011年7月11日，广东惠州大亚湾石化区中海石油炼化装置发生火灾事故，广东省出动消防车79辆，消防官兵472名对大火进行长达13个小时的扑救，火灾释放出大量颗粒物、一氧化碳等有毒有害物质，火势一度达到8层楼高。大火对周围环境甚至是海洋生态都造成极大的危害。2010年4月20日，美国墨西哥湾漏油并引发大火和爆炸，爆炸造成11名工作人员死亡以及17人受伤。多艘船只努力扑灭大火，但没有成功。钻油台燃烧后约36小时，最终于4月22日早上沉没，整个燃烧过程和后续的漏油事故造成数以百亿的经济损失。燃料池火灾的多发性和危害性迫使人们对此类火灾的燃烧速率、燃烧热力学性质等问题进行深入研究。

对于燃料池的燃烧行为，国内外已开展过一定研究。燃烧速率是其中最重要的参数。通常认为燃料池面积决定了其燃烧速率。而实际上，燃料层的厚度（深度）也会对燃烧速率产生重要影响。对于深燃料池，燃烧过程中仅燃料液面层直接被火焰加热，接收热反馈，维持燃烧。在逐渐达到稳定燃烧的过程中，液面高温燃料层会逐渐向下层低温燃料传热，燃料层内深度方向上会形成温度梯度。然而对于初始燃料量固定的燃料池，随着池内燃料的燃烧，燃料层厚度会逐渐减低。这种情况下，通过燃料池底部向外的热损失将不可忽略，甚至会占越来越重要的比重。另一方面，燃料液面下降之后，燃料池上部分将直接暴露在火焰内，火焰对壁面炙烤加热，壁面温度上升，壁面对燃料的热反馈会增加，促进燃料蒸发，燃料燃烧速率增加。这些因素都会对燃料池燃烧的稳定性造成重大影响。因此，维持燃料池液面高度，对于研究稳定燃烧状态下的燃料池火燃烧行为及其燃烧速率具有重要意义，而通常情况下，要使得燃料池燃烧达到上述的热平衡稳定状态，需要很长时间，根据燃料池大小的不同，这种所需达到稳定燃烧状态的时间要20-30分钟甚至更多，这就需要一种能长时间不间断向燃烧中的燃料池内补给燃料而持续维持燃料池燃烧过程中液面高度的实验装置；且由于研究不同燃料池深度对燃烧特性影响的需要，这种装置还要能实现控制燃料池液面的稳定高度在一定范围内连续可调。另一方面，由于燃料池内的液面高度不变，即其内部的质量不变，直接称量燃料池内的燃料质量，已不能用来确定燃料池燃烧的质量燃烧速率，因此，需要有其它办法来确定燃料池燃烧实验的质量燃烧速率。

鉴于上述技术问题的解决，在现有的技术资料中未发现有关这方面专用的实验装置的报道，能满足全面实现上述功能的需要；为了研究在稳定的燃烧液面状态下，燃料池火燃烧的实验现象以及燃烧速率等重要参数，本发明研发了一套可以全面满足上述功能需要，用来实现燃料池火燃烧液面稳定的实验装置。该装置不仅可以有效地自动维持燃烧过程中燃料池内液面的高度，有利于长时间观察稳定液面情况下达到稳定燃烧状态时的燃料池火实验现象和规律，且液面高度可控而可用于研究不用燃料池液面高度（燃料深度）情况下的燃烧行为；还可以通过计量整个装置系统总质量的方法，较为准确地实时监测和记录实验中燃料池火的燃烧速率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现液面持续稳定的燃烧实验装置，且稳定液面高度可控制和自由调节，用来研究燃料池火稳定燃烧时的行为特征及其受燃料池深度的影响，并实时测量其燃烧失重和质量燃烧速率。

本发明实现上述目的的技术方案如下：一种能够实现液面持续稳定的燃烧实验装置，所述实验装置包括燃料补给系统、溢流系统和称重系统，其中，