一种木材阴燃水喷淋灭火实验测试装置的制作方法

本技术属于森林火灾防护，具体涉及一种木材阴燃水喷淋灭火实验测试装置。

背景技术：

1、木材是最主要的森林植被之一，同时也是林火中最主要的火灾荷载，树冠火、飞火等极端火行为均是以木材作为载体的。阴燃则是火灾中木材最主要燃烧形式之一。对于阴燃木材，常用的吹熄灭火带来了飞火点燃和诱发明火的可能性，危险性较大。然而对于水熄灭火，在野外有限的供水条件下如何做到高效灭火是亟待解决的问题。因此研究阴燃木材在不同供水强度/时间下的水熄灭火临界状态是当前安全工程领域尤其是森林火灾科学领域的热点之一。

2、目前几乎尚无自行设计的针对木材阴燃水喷淋灭火的实验装置，类似实验多以市售的灭火水枪或固定式的喷头对标准规定的火灾荷载进行灭火处理，一方面规格大小不一并以大尺寸为主，另一方面在喷射和燃烧参数的控制上随意性较大，因此，这类试验台难以实现不同燃烧状态、不同喷射参数下多工况、多因素变化的系统性的木材阴燃水熄灭火的实验研究。

3、在小尺度森林可燃物的灭火过程中，以水为主要方式的直流或喷雾灭火是最主要的一种灭火方式，针对木材阴燃的水熄灭火特征研究属于森林火灾的安全工程领域，也是当前火灾科学的热点之一，需要设计一种能模拟木材阴燃状态下，水喷淋灭火实验测试装置。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种结构简单、能有效模拟木材阴燃状态下的、水喷淋灭火实验测试装置，实现不同燃烧状态、不同喷射参数下多工况、多因素变化的系统性的木材阴燃水熄灭火的实验研究。

2、本实用新型所提供的木材阴燃水喷淋灭火实验测试装置，包括火源模拟系统、水喷淋系统和测量系统；

3、所述火源模拟系统，包括空心柱状加热桶、燃料固定支架和调压器；

4、所述空心柱状加热桶为圆柱桶状，两端开口；空心柱状加热桶底部设有滑轮；

5、所述空心柱状加热桶内设有若干个串联的硅碳棒，硅碳棒贴着内筒壁均匀排列；所述硅碳棒正、负极依次连接，形成一个总的正、负极端；空心柱状加热桶桶体上预设的接线孔，总的正、负极端经接线孔同设置于桶外的调压器通过连接线连接；所述调压器同时连接供电电源；

6、所述空心柱状加热桶内还设有一圆柱桶状的石英玻璃桶，和空心柱状加热桶同轴设置，硅碳棒位于空心柱状加热桶内壁和石英玻璃桶外壁之间；

7、所述燃料固定支架用于固定待测燃料样品，具有一个垂直落地杆和与之对接的一个水平杆，所述水平杆用于支撑燃料样品；所述空心柱状加热桶开口端对着水平杆，通过滑轮移动空心柱状加热桶，使水平杆能移入或移出空心柱状加热桶；

8、所述水喷淋系统，包括喷头、流量计、开关阀门和带有水泵的水箱；

9、所述喷头通过喷头支架设置于燃料固定支架上方，喷水方向朝向水平杆，且喷头通过水管和水箱的水泵连接；流量计和开关阀门设置于水管上；

10、所述测量系统，包括热流传感器、热流数据采集仪、温度传感器和温度数据采集仪；

11、所述热流传感器同热流数据采集仪连接，在热流传感器被放置于空心柱状加热桶的内时，通过热流数据采集仪采集空心柱状加热桶的瞬时热辐射数据；

12、所述温度传感器同温度数据采集仪连接，在温度传感器被设置于燃料样品上，能通过温度数据采集仪采集燃料样品内部的温度梯度变化数据。

13、本实用新型中，所述空心柱状加热桶的内壁与硅碳棒之间还设置有用于隔热石棉，控制空心柱状加热桶桶体表面温度，保证操作时安全性。

14、本实用新型中，所述喷头采用直流喷头或喷雾喷头等多种额定流量的喷头，可互相替换使用，模拟不同的灭火设备喷头。

15、本实用新型中，所述喷头支架高度可调，以此能调节水平杆和喷头之间间距，即燃料样品和喷头之间间距；

16、所述高度可调的结构可以采用常规大小套管嵌套伸缩的结构方式。

17、本实用新型中，所述调压器和空心柱状加热桶之间还设有防触电空开；能够防止过载和短路等特殊情况。

18、本实用新型中，所述测量系统还包括有摄像机和红外热成像仪；

19、所述摄像机对着火源模拟系统和水喷淋系统，用于记录灭火全过程；

20、所述红外热成像仪对着燃料固定支架上的燃料样品，能够实时观测燃料样品表面的温度分布；例如记录灭火过程中的燃料样品表面的温度分布。

21、本实用新型中，所述火源模拟系统、水喷淋系统和测量系统设置于一个大的平台上；

22、所述燃料固定支架固定于平台上，平台上顺着燃料固定支架的水平杆方向，设置有滑轮轨道，空心柱状加热桶下的滑轮设置于轨道上并滑动，使空心柱状加热桶能沿着轨道向燃料固定支架的水平杆来回移动；

23、所述喷头支架和水箱也固定于平台上。

24、本实用新型中，所述水箱上设有容量标尺和液面观察窗，通过观察液面对应到的容量标尺数去计量灭火的实际用水量。

25、本实用新型中，所述空心柱状加热桶底部装配四只的滑轮，滑轮轨道采用平行双轨，实现20~200cm的水平移动。

26、本实用新型中，所述调压器通过4m2的5mm直径铜线与硅碳棒相连，能够在0~380v的电压区间内调节空心柱状加热桶内硅碳棒的加热功率；所述空心柱状加热桶内最高加热功率可达3000w。

27、本实用新型中，所述流量计通过水管与喷头相连，用于计量水管内的流量；通过开关阀门调节水管末端流量，配合流量计能够在0到2l/min的区间内调节喷头的末端流量。

28、本实用新型中，所述水泵的出水端和吸水端分别通过dn15的塑胶水管与流量计和水箱相连，水泵可以200w和300w的功率运行，出水流量可在8~10l/min的范围内。

29、本实用新型的原理在于：

30、本实用新型通过分体组合和多重调节，可模拟森林火灾场景下木材阴燃的火源状态，以及模拟用水喷淋阴燃木材的灭火过程；其中，

31、将木材作为燃料样品，燃料样品中心打孔，形成贯穿孔道，燃料固定支架的水平杆横穿孔道，支撑起燃料样品，再将空心柱状加热桶通过滑轮推移至水平杆位置，使燃料样品穿过空心柱状加热桶一端开口，进入到空心柱状加热桶中心位置，通过对硅碳棒通电发热升温，对燃料样品加热；通过调压器调节不同电压来调整硅碳棒的发热，达到调节空心柱状加热桶到不同温度，通过热流数据采集仪获取空心柱状加热桶的热流数据，通过控制加热功率，达到标定热流，便于后续用于后续模拟阴燃状态（在不同的热流下，木材会有不同的阴燃状态）；通过温度数据采集仪获取空心柱状加热桶和燃料样品的实时温度，便于后续观察灭火状态；

32、所述石英玻璃桶的作用是稳定输出的辐射热流，使得硅碳棒对木材的加热更均匀。

33、当木材达到实验所需要的阴燃燃烧状态时，关闭调压器，切断电源停止加热，将空心柱状加热桶沿着轨道推离，使阴燃燃烧状态的木材暴露在喷头下；根据实验需要，先调节喷头高度，然后开启对应类型的喷头，启动水泵引流水箱中水置喷头喷洒灭火，通过对水泵的调速来调节喷洒速度，通过流量计和水箱示数的变化来计量供水强度和供水量；以此可以通过对不同的喷雾类型、喷射距离、喷射流量下木材阴燃的灭火特性进行研究，相对简化又较为全面的可以去研究考虑了木材阴燃灭火场景下的影响因素。

34、本实用新型自主设计的火源模拟系统，通过移动式的空心柱状加热桶和燃料固定支架实现了木材表面的一致性加热，能够有效的模拟燃料不同的阴燃状态。

35、本实用新型通过一体化的设计，使得仅需要更换喷头模组、调节流量计和喷头支架高度，即可实现不同喷雾类型、喷射流量和高度的多元灭火场景。

36、本实用新型的优点在于：

37、自主设计了火源模拟系统，其实现了木材表面的一致性加热，能够有效的模拟多种的燃料不同的阴燃状态；通过一体化的管路和支架设计，使得仅需要更换喷头模组、调节流量计和支架高度，即可模拟不同喷雾类型、喷射流量和高度的多元灭火场景，获得更多更全面的阴燃灭火数据。占用较小的实验场地，进行多用不同状态的阴燃灭火模拟实验。