一种建材单体燃烧测试系统和方法与流程

本发明涉及建材燃烧性能试验技术领域，具体涉及一种建材单体燃烧测试系统和方法。

背景技术：

近年来，由于建材燃烧引发的建筑火灾事故直接危害人民生命财产安全，使得社会各界对建材防火性能越来越关注。随着火灾科学和消防工程学科领域的不断深入和发展，对燃烧性能的内涵也从单纯的火焰传播和蔓延，扩展到包括燃烧增长速率指数、燃烧热释放量、燃烧烟密度以及燃烧产物毒性等参数。

同时随着新型材料的不断出现，我们在选择室内建筑施工材料时面临着越来越多的选择，为了为避免火灾的影响，能够选出更合适的材料，多种材料之间的对比试验是必不可少的。单体燃烧试验即sbi试验，是欧盟新公布并实施的评价材料燃烧特性的方法标准，该试验通过测量试验期间氧气浓度的变化，以及管道中烟气流量、二氧化碳浓度等指标，通过计算得到某一时刻的热释放速率，通过对热释放速率的处理进行建筑施工材料的防火性能。

在现有的单体燃烧测试系统中都是在燃烧装置的底部留有空气自然进出的空间，这样就无法避免燃烧产生的烟气从装置的底部溢出，给试验结果带来误差。如果直接向燃烧装置中单向地通入空气，又会产生气流，影响试样的燃烧，甚至影响燃烧所产生气体的检测。因此，需要在稳定通入空气的前提下减少烟气逸出。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明采用的技术方案在于，提供一种建材单体燃烧测试系统，所述建材单体燃烧测试系统包括：

一燃烧室，所述燃烧室内设置主燃烧器，所述主燃烧器用于对建材试件进行点燃加热；

一移动装置，用于将所述建材试件移动至所述燃烧室；

一集气罩，密封连接于所述燃烧室上端；

一收集器，密封连接于所述集气罩上端；

一排烟系统，与所述收集器密封连接；

一检测系统，设置在所述排烟系统内；

一气流控制装置，设置在所述燃烧室内，用于控制所述燃烧室内空气流通。

较佳的，所述气流控制装置包括气室、过渡室、空气压缩机、气流导向装置，所述燃烧室设置通气孔，所述气室和所述气流导向装置通过所述通气孔连接，所述过渡室通过管道与所述气室连接，所述空气压缩机与所述过渡室连接。

较佳的，所述气流导向装置包括导流板、导气室，所述导流板对称设置在所述导气室内，所述导气室设置出气口，所述出气口两端端点与所述通气孔圆心连线的夹角θ为：

其中，r为所述通气孔半径，h为所述出气口的高度，h为所述导气室在所述通气孔圆心位置的高度，l为所述主燃烧器中心到所述通气孔圆心的距离，r为所述出气口中心到所述通气孔圆心的距离，n为所述导流板的数量，a为对称单边相邻所述导流板之间的间距。

较佳的，所述移动装置包括侧壁，所述燃烧室包括侧板和固定底板，通过移动所述移动装置实现所述侧壁和所述侧板、所述固定底板的连接，使所述侧壁、所述侧板、所述固定底板和所述集气罩形成密闭空间。

较佳的，还包括连接组件，所述连接组件连接所述移动装置和所述燃烧室，所述连接组件包括第一连接装置和第二连接装置，所述第一连接装置用于实现所述移动装置和所述燃烧室侧面的密封连接，所述第二连接装置用于实现所述移动装置和所述燃烧室底部的密封连接。

较佳的，还包括传动装置，所述传动装置连接所述移动装置和所述燃烧室，用于实现所述移动装置和所述燃烧室的联动。

较佳的，一种使用所述建材单体燃烧测试系统的测试方法，包括步骤：

s1，检测所述建材单体燃烧测试系统是否正常；

s2，将建材试件安装在所述移动装置上，并将所述移动装置移动至所述燃烧室内，进行建材单体燃烧测试，所述检测系统收集并记录数据；

s3，所述检测系统对建材单体燃烧测试中记录的数据进行计算处理，得出所述建材试件的相关性能。

较佳的，所述步骤s1具体为，打开所述排烟系统、所述检测系统和所述气流控制装置，调节所述排烟系统和所述气流控制装置，检测所述排烟系统的体积流速，记录所述排烟系统中空气温度以及环境温度，检测所述燃烧室内设备的性能。

较佳的，所述步骤s2具体为，将所述建材试件安装在所述移动装置上，并将所述移动装置移动至所述燃烧室内，确保所述移动装置和所述燃烧室密封连接，并开始记录时间；观察所述试件的燃烧行为，所述检测系统记录数据；在建材单体燃烧检测过程中，控制所述排烟系统和所述气流控制装置，确保所述排烟系统的体积流速在0.50m³/s～0.65m³/s范围之内。

较佳的，所述检测系统对建材单体燃烧测试过程中收集的数据进行计算处理，计算燃烧增长速率指数figra0.2mj和figra0.4mj以及在600s内的总热释放量thr600s，以及烟气生成速率指数smogra和在600s内生产的总产烟量tsr600s。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：1.通过所述气流控制装置避免在所述燃烧室内燃烧所产生的气体从所述燃烧室底部溢出，保证所述建材单体燃烧测试数据的准确性；2.通过所述气流控制装置保证在不影响所述试件正常燃烧的情况下，控制所述排烟系统的体积流速；3.通过所述连接组件实现所述移动装置和所述燃烧室的密封连接，实现所述燃烧室开口面积不超过0.05m³的检测要求，保证单体燃烧测试的有效进行；4.通过所述传动装置，实现所述移动装置和所述第二侧板的联动，实现所述移动装置和所述燃烧室敞开状态和闭合状态的切换，使所述建材单体燃烧测试系统更加人性化。

附图说明

图1为本发明所述建材单体燃烧测试系统的结构示意图(侧视)，

图2为本发明所述建材单体燃烧测试系统的结构示意图(俯视)，

图3为本发明所述建材单体燃烧测试系统的所述传动装置的结构示意图；

图4为本发明所述建材单体燃烧测试系统的所述气流控制装置的结构示意图。

图中数字表示：

1-燃烧室；2-移动装置；3-集气罩；4-收集器；5-排烟系统；6-检测系统；7-连接组件；8-气流控制装置；9-传动装置；11-固定底板；12-第一侧板；13-第二侧板；14-第三侧板；15-主燃烧器；16-辅助燃烧器；17-通气孔；21-滑轮；22-轮轨；23-第一侧壁；24-第二侧壁；81-气室；82-过渡室；83-空气压缩机；84-气流导向装置；85-出气口；91-丝杠；92-固定块；93-第一转轮；94-第二转轮；95-连接带；96-转轴。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

请参阅图1、图2所示，图1、图2为本发明所述建材单体燃烧测试系统的结构示意图。所述建材单体燃烧测试系统包括燃烧室1、移动装置2、集气罩3、收集器4、排烟系统5、检测系统6，所述燃烧室1固定在地面上，所述移动装置2设置在所述燃烧室1内，所述燃烧室1上端密封连接所述集气罩3，所述收集器4设置在所述集气罩3顶部，所述排烟系统5与所述收集器4密封连接，所述检测系统6设置在所述排烟系统5内。

样品试件安装在所述移动装置2上，所述移动装置2推入所述燃烧室1内，所述样品试件在所述燃烧室1内燃烧，燃烧产生的气体通过所述集气罩3进行收集，并通过所述收集器4导入所述排烟系统5内，所述检测系统对所述气体进行测量。

所述移动装置2包括滑轮21、轮轨22、侧壁，所述侧壁包括第一侧壁23、第二侧壁24，所述第一侧壁23和所述第二侧壁24垂直设置；所述第一侧壁23、所述第二侧壁24的顶部和底部相对位置均设置有平行于地面的硅酸钙板；所述滑轮21设置在所述移动装置2的底部，所述轮轨22设置在地面上，所述滑轮21和所述轮轨22活动连接，所述移动装置2通过所述滑轮21在所述轮轨22上的移动实现在所述燃烧室1内外移动。

所述燃烧室1包括侧板和固定底板11，所述侧板包括第一侧板12、第二侧板13和第三侧板14，所述第二侧板13和所述第三侧板14平行设置；所述第一侧板12垂直连接于所述第二侧板13、所述第三侧板14，所述第一侧板12底部连接有平行于地面的所述固定底板11，所述固定底板11的一角设置有主燃烧器15，所述第一侧板12和所述第二侧板13的连接处设置有辅助燃烧器16，所述第一侧板12和所述第二侧板13通过连接件活动连接，所述第二侧板13可绕所述连接件转动，所述主燃烧器15和所述辅助燃烧器16通过丙烷燃烧提供火焰辐射热。

所述硅酸钙板上均设置有卡槽，通过所述卡槽将所述试件固定在所述移动装置2上。所述侧板和所述固定底板11底部设置支架，用于将所述燃烧室1固定在地面上。所述移动装置2的所述第一侧壁23上设置小车门。所述单体燃烧测试系统还包括连接组件7，所述连接组件7用于件所述移动装置2和所述燃烧室1密封连接。当所述移动装置2移动至所述燃烧室1时，所述第一侧壁23、所述第一侧板12、所述第二侧板13、所述第三侧板14、所述集气罩3和所述固定底板11构成封闭空间。

较于现有技术中所述主燃烧器15设置在所述移动装置2上，本发明所述主燃烧器15设在固定在地面上的所述固定底板11上，避免所述试件在安装过程中掉落等意外损坏所述主燃烧器15等部件，同时避免所述移动装置2移动造成的所述主燃烧器15颠簸损耗。

所述排烟系统5包括接头、叶片导流器、节流孔板、排烟管道和检测管道，所述排烟管道为180°的隔热弯管并使用50mm厚的耐高温矿物棉保温，所述排烟管道通过所述接头与所述收集器相连；所述叶片导流器和所述节流孔板设置在所述排烟管道内，所述叶片导流器和所述节流孔板用于调节所述排烟管道内气体流速；所述检测管道与所述排烟管道连接，所述检测管道用于安装所述检测系统6。

所述检测系统6包括压力探头、热电偶、气体取样探头、光衰减系统和数据系统，所述检测系统设置在所述排烟管道内，所述热电偶分别设置于所述排烟管道和所述检测管道内；所述压力探头、所述气体取样探头和所述光衰减系统设置在所述检测管道内，所述数据系统与所述压力探头、所述热电偶、所述气体取样探头、所述光衰减系统数据连接，所述数据系统用于收集所述单体燃烧测试过程中的数据，并对所述数据进行处理。

所述单体燃烧测试系统还包括气流控制装置8，所述气流控制装置8包括气室81、过渡室82、空气压缩机83、气流导向装置84，所述固定底板11设置通气孔17，所述气流导向装置设置在所述燃烧室1内，固定在所述固定底板11上；所述气室81设置在所述燃烧室1底部，与所述固定底板11固定连接；所述气室81内部空间通过所述通气孔17与所述气流导向装置84连接，所述气室81通过管道与所述过渡室82相连，所述管道设置节流开关，所述气室81和所述过渡室82中均有压力传感器；所述过渡室82与所述空气压缩机83相连，在所述过渡室82与所述空气压缩机83的连接部分设置单向输气门。

当所述试件在所述燃烧室1内燃烧时，由于所述燃烧室1和所述移动装置2构成了封闭空间，所述封闭空间产生压强变化，所述气室81与所述封闭空间相通，设置在所述气室81和所述过渡室82的所述压力传感器检测压强变化，控制所述节流开关，将所述过渡室82的空气导入所述气室81，并通过所述气流导向装置84导入所述燃烧室1内，保证所述试件的燃烧，并且实现对所述燃烧室1内空气流量的控制。

实施例二

实施例二在实施例一的基础上进行进一步改进，具体之处在于，所述连接组件7包括第一连接装置和第二连接装置，所述第一连接装置包括第一齿扣部和第二齿扣部，所述第一齿扣部设置在所述第一侧壁23和所述第二侧壁24上，所述第二齿扣部设置在所述第二侧板13和所述第三侧板14上，所述第一齿扣部和所述第二齿扣部对应设置。

所述第二连接装置包括卡槽和卡齿，所述卡槽设置在所述第二侧壁24上，所述卡齿设置在所述固定底板11上，所述卡槽和所述卡齿对应设置。

所述移动装置2与所述燃烧室1通过所述第一连接装置和所述第二连接装置连接紧密。所述第一齿扣部包括第一咬合齿和第一密封部，所述第二齿扣部包括第二咬合齿和第二密封部，当所述移动装置2与所述燃烧室1连接一体时，所述第一咬合齿和所述第二咬合齿咬合形成咬合部，所述第一密封部和所述第二密封部分别在所述燃烧室1的内外两侧，实现阻隔所述燃烧室1内外空气流通的作用，通过所述第一咬合齿和所述第二咬合齿的连接，保证固定在所述移动装置2上的所述试件和设置在所述燃烧室1的所述主燃烧器15相对位置稳定，实现所述单体燃烧测试的有效进行。

通过所述卡槽和所述卡齿的配合连接，保证所述移动装置2与所述燃烧室1底部的密封效果，同时通过所述卡槽和所述卡齿的导向作用，配合所述滚轮21和所述导轨22的导向作用，确保所述移动装置2与所述燃烧室1连接位置一一对应，实现所述移动装置2与所述燃烧室1的密封连接。

实施例三

实施例三在实施例一的基础上进行进一步改进，具体之处在于，所述单体燃烧测试系统还包括传动装置9,图3为所述传动装置9的局部视图，所述传动装置9包括丝杠91、固定块92、第一转轮93、第二转轮94、连接带95、转轴96，所述丝杆91固定在所述第二侧壁24上，所述第一转轮93活动连接在所述丝杆91上，所述固定块92固定在所述固定底板11上，所述固定块92用于固定所述第一转轮93的位置，所述丝杆91外设置外螺纹，所述第一转轮93设置内螺纹，所述丝杆01和所述第一转轮93通过螺纹活动连接；所述连接带95用于连接所述第一转轮93和所述第二转轮94，所述第一转轮93转动通过所述连接带95带动所述第二转轮转动94，所述第二转轮94和所述转轴96齿轮连接。

通过所述传动装置9实现所述移动装置2和所述第二侧板13的联动，将所述移动装置2推入所述燃烧室1内，所述第二侧板13、所述第三侧板14与所述第一侧壁12密封连接，所述第一侧壁23、所述第二侧壁24和所述固定底板11密封连接实现所述燃烧室1内部空间的密封，达到所述燃烧室1开口面积不超过0.05m³的检测要求；检测完成后，将所述移动装置2从所述燃烧室1拉出，所述丝杆91移动，由于所述第一转轮93被所述固定块92固定位置，所述第一转轮93绕所述丝杆91进行转动，所述第一转轮93通过所述连接带95带动所述第二转轮94进行转动，所述第二转轮94通过轮齿带动所述转轴96转动，所述转轴96设置在所述连接件上，所述转轴96转动致使所述第二侧板13绕所述连接件转动，实现所述移动装置2和所述燃烧室1从密闭状态转变为敞开状态的操作，便于使用者对所述燃烧室1和所述移动装置2的清理，以及所述燃烧室1和所述移动装置2温度的冷却，避免了长期的等待时间以及繁琐的清理操作，通过所述传动装置9实现所述移动装置2和所述第二侧板13的联动，使所述建材单体燃烧测试系统更加人性化。

实施例四

如图4所示，图4为所述气流控制装置的结构示意图，实施例四在实施例一的基础上进行进一步改进，具体之处在于，所述气流控制装置8包括气室81、过渡室82、空气压缩机83、气流导向装置84。

在本实施例中，所述通气孔17水平截面优选为圆形。所述气流导向装置84包括导流板、导气室，所述导流板设置在所述导气室内，所述导气室水平截面优选为两边为内凹弧线的扇型，以所述主燃烧器中心和所述通气孔17圆心的连线为所述导气室的对称轴，所述导气室以所述连线形成左右对称结构，在所述连线左右两侧分别对称设置所述导流板，单边相邻所述导流板之间间距相同；所述导流板为弧形，并且所述导流板弧度与所述导气室内凹弧线弧度相同。

所述导气室在所述扇型弧边设置出气口85，所述导流板将所述出气口85分隔为若干风道，优先的至少设置一对所述导流板在所述连线上连接，保证从所述气流导向装置溢出的空气不会直接吹在所述主燃烧器上，避免溢出空气对所述试件燃烧测试的不良影响，除在所述连线上连接的一对所述导流板之外，相邻所述导流板之间间距相同，即对称单边相邻所述导流板之间间距相同。

所述导气室自所述通气孔17位置到所述出气口85位置，竖直方向上的高度尺寸逐渐变小，实现空气从所述导气室均匀溢出，并且使所述空气充满所述燃烧室底层，保证所述试件在测试的理想状态下燃烧；所述出气口85竖直方向上的高度为h，所述导气室在所述通气孔17圆心位置竖直方向上的高度为h。

所述出气口两端端点与所述通气孔圆心的连线夹角θ为

其中，r为所述通气孔半径，h为所述出气口的高度，h为所述导气室在所述通气孔圆心位置的高度，l为所述主燃烧器中心到所述通气孔圆心的距离，r为所述出气口中心到所述通气孔圆心的距离，n为所述导流板的数量，a为对称单边相邻所述导流板之间的间距。

所述出气口85两端端点与所述通气孔圆心的连线夹角θ影响从所述导气室溢出的空气，即所述出气口85中心到所述通气孔17圆心的距离越大，表明所述导气室的所述出气口85离所述主燃烧器距离越近，为避免从所述出气口85溢出空气直接影响所述试件的燃烧，需要增加所述夹角θ；为保证所述导流板分流效果明显，所述导流板设置数量越多时，所述导流板占所述导气室内部空间就越大，所述夹角θ越大。通过所述夹角对所述气流导向装置整体结构的调节，实现空气从所述气室通过所述气流导向装置后均匀溢出，避免溢出空气对所述试件和所述主燃烧器的直接影响，同时保证所述试件的充分燃烧，减少溢入所述燃烧室内的空气未通过燃烧直接进入所述集气罩的可能性，避免未燃烧空气对测试数据的影响，提高所述建材单体燃烧测试系统的准确性。

通过所述气流控制装置8保证所述试件正常燃烧的同时避免所述试件燃烧产生的烟气从所述的燃烧室1底部溢出，同时通过对所述单向输气门的控制，保证所述排烟系统5中体积流速控制在0.50m³/s～0.65m³/s范围内，确保建材单体燃烧测试的有效进行。

所述集气罩包括分流板，所述分流板将所述集气罩分隔为两个集风道，避免因从所述气流控制装置通入所述燃烧室的空气直接进入所述排气系统内，导致所述检测系统检测误差。通过所述集气罩结构的设置，确保未产生燃烧作用的空气与所述试件燃烧产生的烟气混合进入所述排气系统，避免所述单体燃烧测试的检测误差。

实施例五

本发明涉及一种使用所述建材单体燃烧测试系统的测试方法，步骤具体是：

s1，检测所述建材单体燃烧测试系统是否正常；

s2，将所述建材试件安装在所述移动装置2上，并将所述移动装置2移动至所述燃烧室1内，进行建材单体燃烧测试，所述检测系统6收集并记录数据；

s3，所述检测系统6对建材单体燃烧测试中记录的数据进行计算处理，得出所述建材试件的相关性能。

步骤s1具体为，打开所述排烟系统5、所述检测系统6和所述气流控制装置8，调节所述排烟系统5和所述气流控制装置8，检测所述排烟系统5的体积流速是否控制在0.50m³/s～0.65m³/s，记录所述排烟系统5中所述热电偶的温度，以及环境温度且记录时间至少应达300s，环境温度应在(20±10)℃，所述排烟系统5中的温度与环境温度相差不应超过4℃，检测所述主燃烧器15和所述辅助燃烧器16，确保所述主燃烧器15和所述辅助燃烧器16的燃气供应速度稳定。

步骤s2具体为，将所述试件安装在所述移动装置2上，并将所述移动装置2移动至所述燃烧室1内，确保所述移动装置2和所述燃烧室1密封连接，并开始记录时间；在时间为(120±5)s时，点燃所述辅助燃烧器16并将丙烷气体的质量流量调至(647±10)mg/s，所述调整应在时间为150s前进行，在所述单体燃烧测试过程中，所述丙烷气体的质量流量应一直保持在(647±10)mg/s范围内；在时间为(300±5)s时，所述丙烷气体从所述辅助燃烧器16切换至所述主燃烧器15，观察并记录所述主燃烧器15被引燃的时间，观察所述试件的燃烧行为，观察时间为1260s并记录数据。在燃烧检测过程中，控制所述排烟系统5和所述气流控制装置8，具体的通过对所述叶片导流器和所述节流孔板的调控以及所述空气压缩机和所述单向输气门的控制，确保所述排烟系统5的体积流速在0.50m³/s～0.65m³/s范围之内。

所述数据系统每3s自动测量并记录数据，所述数据包括时间，定义开始记录数据时时间为0s；供应给所述主燃烧器15或所述辅助燃烧器16的丙烷气体的质量流量；在所述检测系统中的所述压力探头所测试的压力差；在所述检测系统6中所述光衰减系统发出的白光系统信号；在所述排烟系统5中气流的o2摩尔分数；在所述排烟系统5中气流的co2摩尔分数；所述气流控制装置8通入空气的温度；所述排烟系统5中的所述热电偶温度。

步骤s3具体为，所述数据系统对所述单体燃烧测试过程中收集的数据进行计算处理，所述数据计算处理包括：数据的同步计算、设备响应时间的计算、受火时间的计算、热释放速率hrr(t)的计算、平均热释放速率hrrav(t)的计算、总热释放量thr(t)的计算、产烟率spr(t)的计算、平均产烟率spr(t)的计算、总产烟率spt(t)的计算；通过燃烧增长速率指数figra0.2mj和figra0.4mj以及在600s内的总热释放量thr600s来表示所述试件的燃烧性能，通过烟气生成速率指数smogra和在600s内生产的总产烟量tsr600s来表示所述试件的产烟性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。