一种用于研究诱导排烟系统的实验装置及其实验方法

摘要

本发明涉及一种用于研究诱导排烟系统的实验装置，包括导流管道，其两端口安装插板或排烟装置，导流管道内放置火源或污染源，射流风机安装在导流管道的内壁上，用于测量温度的热电偶、用于测量速度的热线风速仪以及用于测量热流的热流计的测量探针插入导流管道内的测量点位置处，所述射流风机采用轴流风扇。本发明还公开了一种用于研究诱导排烟系统的实验装置的实验方法。本发明选用由轴流风扇和不锈钢管自制成的射流风机，制作成本低，导流管道的形状、长度，出风和进风口的形状及位置都可以根据实验需要设置，便于实验参数的研究。本发明不仅可以做诱导通风系统流场的研究，也可以研究诱导排烟系统或火灾时诱导通风对火蔓延的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及安全科学与工程实验设备领域，尤其是一种用于研究诱导排烟系统的实验装置及其实验方法。

 

背景技术

诱导排烟系统的作用原理一方面是利用射流风机产生的高速射流扰动周围气体，而在一定空间内获得流速场以阻止烟气纵向和横向的流动；另一方面利用射流将烟气诱导至空间一侧通过机械或自然排烟口将烟气排出。《土木建筑与环境工程》（2009，31（6），67页）介绍了研究水平隧道诱导排烟的1/20缩小尺寸实验装置，由于隧道模型较为特殊，其截面宽度远远小于隧道长度，因此可以将流场近似为一维的，该文只是研究控制烟气纵向逆流的临界风速，射流风机的流场是通过隧道洞口集中送风形成均匀的风速面，没有布置射流风机。《北京建筑工程学院学报》（2009，25（2），14-15页）介绍了研究建筑通道内临界通风速度的实验台，同样也是狭长的通道，并没有研究临界风速在宽度方向上对烟气流动的阻挡作用。《暖通空调》（2007，37（12），10页）介绍了地下车库诱导通风系统流场特性研究实验台，实验台是选取大空间内的一块区域为研究对象，射流风机布置在大空间内部，选用的是智能型YFA-3Z(W)诱导通风器，但工程用的射流风机和诱导通风器尺寸大并且风机的出口风速、喷口形状以及气流流向都是固定的，很难适应实验研究中参数的改变而作出相应的调整。

 

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种不仅可以研究射流风机对烟气的纵向抑流作用，还可以研究射流风机对横向烟气蔓延的阻挡情况、便于根据实验研究中参数的改变而作出相应调整的用于研究诱导排烟系统的实验装置。

 

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种用于研究诱导排烟系统的实验装置，包括导流管道，其两端口安装插板或排烟装置，导流管道内放置火源或污染源，射流风机安装在导流管道的内壁上，用于测量温度的热电偶、用于测量速度的热线风速仪以及用于测量热流的热流计的测量探针插入导流管道内的测量点位置处，所述射流风机采用轴流风扇。

所述导流管道的两端口的内壁上设置插槽，左、右插板插入该插槽内，导流管道及左、右插板共同围成密闭空腔；所述排烟装置由分别安装在导流管道左、右两端口的送风机和排烟风机组成。

所述导流管道由顶板、底板和侧壁组成，顶板上设置横向滑轨和纵向滑轨，射流风机通过挂钩悬挂在横向滑轨和纵向滑轨上，所述底板上安装支撑架，支撑架顶端设置用于放置火源或污染源的油盘，支撑架的底端由导流管道内伸出，电子称安装在支撑架的底端上，底板上开设检修孔。

所述射流风机为小型的直流或交流轴流风扇，轴流风扇置于不锈钢弯管或不锈钢圆管内，不锈钢弯管或不锈钢圆管管体的两端设置过滤网，射流风机的出风口朝向火源或污染源。

所述热电偶、热线风速仪以及热流计的测量探针与数据采集系统的信号输入端口相连；所述射流风机的电源线通过导流管道的侧壁引出且外接调频装置。

所述插板采用防火板。

所述顶板采用防火板或防火玻璃，所述底板采用防火板，所述侧壁采用防火玻璃，防火板及防火玻璃上标示刻度。

所述顶板上设置观察窗，观察窗采用标示有刻度的防火玻璃。

本发明的另一目的在于提供一种用于研究诱导排烟系统的实验装置的实验方法，该方法包括下列顺序的步骤：

（1）打开检修孔，调整射流风机的布置及间距，在油盘内倒入火源或污染源，关闭检修孔并标定热电偶、热线风速仪和热流计，打开射流风机电源调节电压，标定射流风机出口风速；

（2）将插板插入插槽或将排烟装置上电；

（3）打开外部摄像机并调整角度和焦距，通过检修孔引燃油盘内的火源或污染源，待预定时间开启射流风机；

（4）当导流管道内流场稳定后通过防火玻璃上刻度记录烟气蔓延距离，通过热电偶、热线风速仪和热流计的数据输出记录导流管道内温度、速度以及热流参数。

所述的将排烟装置上电是指：打开送风机，标定送风风速，打开排烟风机，标定排风风速。

由上述技术方案可知，本发明选用由轴流风扇和不锈钢管自制成的射流风机，制作成本低，导流管道的形状、长度，出风和进风口的形状及位置都可以根据实验需要设置，便于实验参数的研究；在导流管道内部布置用于放置火源或污染源的油盘以及用于测量速度、温度和热流的热电偶、热线风速仪和热流计测量探针，两端采用活动壁面，可以调节通风口大小或连接排烟装置。本发明不仅可以做诱导通风系统流场的研究，也可以研究诱导排烟系统或火灾时诱导通风对火蔓延的影响。

 

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是图1中射流风机的结构示意图；

图3是图1中顶板、横向滑轨、纵向滑轨、插板、射流风机的结构示意图；

图4是本发明实施例二的仰视方向的结构示意图；

图5是图4中射流风机的结构示意图。

具体实施方式

一种用于研究诱导排烟系统的实验装置，包括导流管道，其两端口安装插板7或排烟装置，导流管道内放置火源或污染源，射流风机6安装在导流管道的内壁上，用于测量温度的热电偶11、用于测量速度的热线风速仪10以及用于测量热流的热流计12的测量探针插入导流管道内的测量点位置处，所述射流风机6采用轴流风扇，如图1、4所示，所述插板7采用防火板。

如图1所示，所述导流管道的两端口的内壁上设置插槽14，左、右插板7插入该插槽14内，导流管道及左、右插板7共同围成密闭空腔；如图4所示，所述排烟装置由分别安装在导流管道左、右两端口的送风机16和排烟风机17组成。所述射流风机6为小型的直流或交流轴流风扇，轴流风扇置于不锈钢方管18或不锈钢圆管19内，不锈钢方管18或不锈钢圆管19管体的两端设置过滤网15，过滤网15能够实现均流功能，射流风机6的出风口朝向火源或污染源，图2所示为不锈钢方管18，图5所示为不锈钢圆管19。

如图1、2、3、4所示，所述导流管道由顶板3、底板1和侧壁2组成，顶板3上设置横向滑轨4和纵向滑轨5，射流风机6通过挂钩悬挂在横向滑轨4和纵向滑轨5上，所述底板1上安装支撑架9，支撑架9顶端设置用于放置火源或污染源的油盘8，支撑架9的底端由导流管道内伸出，电子称13安装在支撑架9的底端上，底板1上开设检修孔。所述热电偶11、热线风速仪10以及热流计12的测量探针与数据采集系统的信号输入端口相连；所述射流风机6的电源线通过导流管道的侧壁2引出且外接调频装置。所述顶板3采用防火板或防火玻璃，所述底板1采用防火板，所述侧壁2采用防火玻璃，防火板及防火玻璃上标示刻度。所述顶板3上设置观察窗，观察窗采用标示有刻度的防火玻璃。

在进行实验时，其实验步骤如下：

（1）打开检修孔，调整射流风机的布置及间距，在油盘内倒入火源或污染源，关闭检修孔并标定热电偶、热线风速仪和热流计，打开射流风机电源调节电压，标定射流风机出口风速；

（2）将插板插入插槽或将排烟装置上电；所述的将排烟装置上电是指：打开送风机，标定送风风速，打开排烟风机，标定排风风速；

（3）打开外部摄像机并调整角度和焦距，通过检修孔引燃油盘内的火源或污染源，待预定时间开启射流风机；

（4）当导流管道内流场稳定后通过防火玻璃上刻度记录烟气蔓延距离，通过热电偶、热线风速仪和热流计的数据输出记录导流管道内温度、速度以及热流参数。

实施例一

如图1、2、3所示，本实施例用于研究缩小比例为1：10的长方形地下车库诱导排烟系统的实验装置，导流管道是壁面由耐高温材料组成的两端有通风口的长方体密闭空腔。底板1采用防火板，侧壁2及顶板3用防火玻璃制成，防火板以及防火玻璃上均标有刻度；射流风机6为自制小型射流风机如图2所示，选用边长6cm的直流轴流散热风扇20，置于总长度为20cm的L弯型不锈钢方管18内，不锈钢方管18两端设置过滤网15，射流风机6的出风口面朝火源方向，射流风机6的吸风口面朝下方；射流风机6悬挂在顶板3的三条横向滑轨4上，如图3所示，三条横向滑轨4可以调节射流风机6的横向间距，射流风机6的纵向间距也可以通过在纵向滑轨5上滑动调节。

本实施例中燃料采用煤油，从检修孔引燃。实验时，首先打开检修孔V1、V2，调整射流风机6布置形式和间距，放置火源，然后选取合适开口的插板7插入两端插槽14内固定；关闭检修孔V1、V2，标定热线风速仪10、热电偶11、热流计12等测量仪器，打开射流风机6的电源调节其电压，标定射流风机6的出口风速；之后关闭射流风机6的电源，确保除通风口处所有洞口已关闭，打开导流通道外部的摄像机并调整其角度和焦距，通过检修孔V2引燃油盘8内燃料开始实验；待预定时间到，开启射流风机6；当导流通道内流场稳定后，通过防火玻璃上标尺可记录烟气蔓延距离，通过测量装置的数据输出可记录实验台内温度、速度以及热流等参数。

由于射流风机6的布置方式和间距可以改变，射流风机6的风速可变频控制，两端通风口可调节尺寸，如果接机械排烟装置排烟量也可以调整，火源功率也可通过选取不同大小的油盘调节，因此本实施例可以测得不同敏感参数对诱导排烟效果的影响。

实施例二

如图4所示，本实施例为缩小比例为1：8的L型室内车道诱导排烟实验装置，导流通道是壁面由耐高温材料组成的L型密闭空腔。底板1和顶板3采用防火板，四周侧壁2采用防火玻璃制成，防火板以及防火玻璃上均标有刻度，顶板3上留有透明观察窗，观察窗用防火玻璃制成。射流风机6如图5所示，选用直径8cm的直流轴流散热风扇20，外套长度为25cm的不锈钢圆筒19，不锈钢圆筒19一端为渐缩式出风口，两端设置过滤网15。

实验时，首先打开检修孔V1、V2、V3，悬挂射流风机6，并放入油盘8，然后关闭检修孔V1、V2、V3，标定热线风速仪10、热电偶11、热流计12等测量仪器，打开射流风机6的电源调节其电压，标定射流风机6的出口风速后关闭电源；打开送风机16，标定送风风速，打开排烟风机17标定排风风速；确保除通风口处所有洞口已关闭，打开导流管道外部摄像机并调整其角度和焦距，通过检修孔V2引燃油盘8内燃料开始实验；待预定时间到开启射流风机6；当实验台内流场稳定后通过防火玻璃上标尺可记录烟气蔓延距离，通过测量装置的数据输出可记录实验台内温度、速度以及热流等参数。

本实施例中开启射流风机6的数量，射流风机6的布置形式，射流风速的大小，送风风速以及排风风速的大小均可以调节，火源功率也可以通过选取不同大小的油盘8进行改变。

综上所述，本发明选用由轴流风扇和不锈钢管自制成的射流风机6，制作成本低，导流管道的形状、长度，出风和进风口的形状及位置都可以根据实验需要设置，便于实验参数的研究；在导流管道内部布置用于放置火源或污染源的油盘8以及用于测量速度、温度和热流的热电偶11、热线风速仪10和热流计12测量探针，两端采用活动壁面，可以调节通风口大小或连接排烟装置。本发明不仅可以做诱导通风系统流场的研究，也可以研究诱导排烟系统或火灾时诱导通风对火蔓延的影响。