专利名称：一种倾斜状态易燃液体火焰传播速度的测定方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及易燃液体火焰传播速度测定技术，特别是倾斜状态易燃液体火焰传播速度测定方法。
背景技术：
随着石油化工行业的蓬勃发展，易燃液体广泛应用于工业生产和生活之中。然而，由于易燃液体高度易燃，且其挥发出的蒸气与空气形成的爆炸气云的爆炸下限通常较低，因而在其生产、使用和储存过程中具有极大的火灾爆炸危险性。据统计，近年来易燃液体火灾事故较之易燃气体火灾事故呈现出高发特征，其事故后果的伤亡人数和直接经济损失都数倍甚至十数倍于易燃气体火灾事故。 易燃液体是指常温下以液体状态存在，遇火容易引起燃烧，其闪点在45°C以下的易燃物质。其特性有蒸气易燃易爆性，受热膨胀性，易聚集静电，高度的流动扩展性，与氧化性强酸及氧化剂作用，具有不同程度的毒性等。在常用危险化学品的分类及标志(GB13690-92)中属于第三类。易燃液体在使用时须远离火源、热源、电源,易燃液体的燃烧是通过其挥发的蒸气与空气形成可燃混合物，达到一定的浓度后遇火源而实现的。易燃液体大都是有机化合物，其中很多属于石油化工产品，常见的有汽油、乙醇、苯等。由于易燃液体本身的高度易流动扩散特性，易燃液体不管是否着火，一旦发生泄露或溢出，都将顺着地面流淌或随着水面漂散。随着流动扩散过程的发展，易燃液体遇火源发生火灾的概率及火灾发生后的燃烧面积随之增大。因此，对于易燃液体火灾的扑救与控制而言，首先应切断火焰蔓延途径，控制燃烧范围。易燃液体火焰传播速度是指火焰阵面相对于静止坐标系的运动速度，它是影响火灾蔓延过程的一个重要指标，同时也是指导火灾扑救与控制的一个重要依据。现实中的易燃液体火灾大都发生在特定地势条件下，其火焰蔓延途径往往是不规则的，通常伴随着一定的倾斜角度。因而，测定倾斜状态易燃液体火焰传播速度对易燃液体火灾的扑救与控制更具现实指导意义。目前，针对易燃液体火焰蔓延过程的研究主要侧重于蔓延机理等微观领域，测定其火焰传播速度大都是通过以某一特定火焰为对象，其实验环境和火灾剧烈程度与现实中的火灾蔓延过程出入较大。另一方面，由于液体本身的高度易流动扩散特性，模拟倾斜状态下易燃液体火焰的蔓延过程也具有一定困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种倾斜状态易燃液体火焰传播速度的测定方法，以指导现实中易燃液体火灾的扑救与控制工作。吸附是相间传质过程，物质传递方向是由液相到固相。易燃液体具有高度流动扩散的特性，任何固体都有吸附气体和液体的特性，而海绵空隙大、强度小，其吸附液体的能力超强。易燃液体燃烧的本质是挥发的可燃蒸气与空气发生的燃烧化学反应，充分吸附易燃液体的海绵条所挥发的可燃蒸气速率近似于易燃液体，故充分吸附易燃液体的海绵条可看作相同体积形状的易燃液体。根据以上特性，本发明采用的技术方案是在两端封闭的平直不锈钢制凹槽中平铺一定长度充分吸附易燃液体的海绵条，固定凹槽一端，改变凹槽另一端的高度使凹槽处于与水平面呈不同角度的倾斜状态。点燃凹槽中海绵条，通过高速摄像机记录火焰传播的动态过程，并利用ProAnalyst运动分析软件分析测定倾斜状态易燃液体火焰传播速度。本发明还公开了应用上法方法的倾斜状态 液体燃料火焰传播速度的测定装置，它由凹槽、海绵条、高速摄像机及控制分析装置构成，所述凹槽是一个平直的、两端封闭、一端固定另一端高度可调、顶部开敞的长方体容器；海绵条平铺于凹槽底部；高速摄像机用于记录火焰传播的动态过程，控制分析装置与高速摄像机相连，用于控制高速摄像机并根据记录的动态过程利用ProAnalyst运动分析软件分析测定倾斜状态易燃液体火焰传播速度。闻速摄像机最闻可以连续记录和储存闻速过程图片IIOOOfps,拍摄时间可以精确到ms级，使用GB以太网与计算机连接，可以在计算机上通过用户界面对高速摄像机进行控制。本发明充分利用了海绵条吸附易燃液体能力强的特点，通过物理方式实现了易燃液体的倾斜状态。本发明方法装置结构、操作步骤简单，测定结果较为精确，容易推广应用。
图I为本发明测定装置的结构示意图。I-凹槽；2_充分吸附易燃液体的海绵条；3_高速摄像机；4_计算机。
具体实施例方式如图I所示，凹槽I尺寸为4mX0. 06mX0. 04m，不锈钢材质，两端封闭，一端固定，
另一端高度可调。海绵条2尺寸与凹槽I大致相同，均匀平铺于槽中。调整高速摄像机3镜头，使之与凹槽I呈垂直状态；调节焦距，使所拍摄画面质量最佳。缓慢向凹槽I中倒入易燃液体至海绵条2饱和吸附。在计算机4上打开高速摄像机操作界面，启动高速摄像机使之处于记录状态。调节凹槽I 一端高度，使凹槽与水平面呈一定角度的倾斜状态。在凹槽固定端点燃充分吸附易燃液体的海绵条，待火焰传播至另一端后，触发高速摄像机，使之完成记录，保存所拍摄动态视频。通过运用与高速摄像机配套的ProAnalyst运动分析软件分析所拍摄的动态视频即可得到该倾斜状态下易燃液体火焰传播速度。在测定数组不同倾斜状态下易燃液体火焰传播速度之后，可通过数据分析得出倾斜状态下易燃液体火焰传播速度的经验公式。
V = Vvj ^
式中，K——水平状态下易燃液体火焰传播平均速度，m/s ；
A,i——特定易燃液体所对应的参数；对于不同的特定易燃液体可根据多组测出的数据代入公式分析而获得；
B——倾斜角度，O。彡I 彡90°。 以汽油为例，采用此方法测定得到与水平面分别呈0° ,15° ,30° ,45°角度的倾斜状态下汽油火焰传播速度分别为O. 07857m/s,0. 13929m/s,0. 17024m/s,0. 17381m/s。 该装置的工作原理为凹槽I 一端固定，另一端高度可调，可实现不同倾斜角度状态。凹槽I中的海绵条2能够充分吸附易燃液体，可近似将充分吸附易燃液体的海绵条2看作相同体积形状的易燃液体，并且凹槽I中的海绵条2能够随着凹槽I实现不同倾斜角度状态。高速摄像机3能够精确记录凹槽I中易燃液体火焰传播的动态过程。
权利要求
1.一种倾斜状态液体燃料火焰传播速度的测定方法，其特征是在两端封闭的平直不锈钢制凹槽中平铺一定长度充分吸附易燃液体的海绵条，固定凹槽一端，调整凹槽另一端的高度使凹槽处于与水平面呈不同角度的倾斜状态；然后点燃凹槽中海绵条，通过高速摄像机记录火焰传播的动态过程，并利用ProAnalyst运动分析软件分析测定倾斜状态易燃液体火焰传播速度。
2.一种倾斜状态液体燃料火焰传播速度的测定装置，其特征是该装置由凹槽、海绵条、高速摄像机及控制分析装置构成，所述凹槽是一个平直的、两端封闭、一端固定另一端高度可调、顶部开敞的长方体容器；海绵条平铺于凹槽底部；高速摄像机用于记录火焰传播的动态过程，控制分析装置与高速摄像机相连，用于控制高速摄像机并根据记录的动态过程利用ProAnalyst运动分析软件分析测定倾斜状态易燃液体火焰传播速度。
全文摘要
本发明公开了一种倾斜状态易燃液体火焰传播速度的测定方法及装置，该方法是在两端封闭的平直不锈钢制凹槽中平铺一定长度充分吸附易燃液体的海绵条，固定凹槽一端，调整凹槽另一端的高度使凹槽处于与水平面呈不同角度的倾斜状态；然后点燃凹槽中海绵条，通过高速摄像机记录火焰传播的动态过程，并利用ProAnalyst运动分析软件分析测定倾斜状态易燃液体火焰传播速度。测定装置由凹槽、海绵条、高速摄像机及分析装置构成。本发明利用了海绵吸附易燃液体能力较强的特点，通过物理方法实现了倾斜状态易燃液体火焰传播速度的测定，对现实中易燃液体火灾的扑救与控制具有指导意义。本发明结构及操作步骤简单，测定结果较为精确，容易推广应用。
文档编号G01P3/38GK102879599SQ201210378910
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者王凯全, 乐林 申请人:常州大学