一种泡沫破碎率、排水率影响因素测定装置

摘要

本发明所述的一种泡沫破碎率、排水率影响因素测定装置，包括框架、风扇、风洞、摄像机和称量及测试装置，所述框架内从右至左依次设有实验观察室、风洞和风扇，所述实验观察室、风洞和风扇之间通过固定件连接，所述实验观察室内设有称量及测试装置，所述摄像机位于实验观察室外部。本发明所述的有益效果为：实验装置操作简单，成本较低，可通过改变电阻和风速来探究热辐射、强制对流对泡沫破碎率、排水率的具体的影响，实现操作调控的多样化；可同时探究热辐射以及强制对流对泡沫稳定性及排水率的影响，并在单次试验中可同时完成泡沫破碎率、排水率的测试，效率高。

说明书

技术领域

本发明涉及消防领域，具体是涉及一种泡沫破碎率、排水率影响因素测定装置。

背景技术

随着社会的发展，各个领域对于能源的需求越来越高，但是传统能源有着污染高、能效相对较低等缺点，LNG的出现为解决日益增长的能源需求提供了一个新途径。LNG是以甲烷为主的液态混合物，常温下沸点温度为-162℃，属于低温液体。由于其特性，倘若发生泄漏，便会与周围环境发生剧烈的热交换并迅速气化，体积大约会在气化过程中膨胀600多倍。因此哪怕是些许的泄露，在与空气混合后都易形成可燃气体蒸气云团。在室温下，它的爆炸极限为5%~15%，遇到点火源极易发生火灾乃至爆炸事故，造成人员伤亡及财产损失。在享受LNG带给我们便利的同时，如何避免、减轻LNG气体灾害是我们现在亟需解决的问题。而在众多方法中，应用高倍数泡沫是已被证实有效，且被NFPA 11和NFPA 471推荐的措施；

高倍数泡沫主要通过覆盖效应和增温效应来减轻LNG隐患，这意味着泡沫的破碎率及排水率对LNG隐患的减轻效果有着较大影响。其中泡沫的排水可被认为是LNG蒸发的直接热源，泡沫的排水率影响着LNG蒸发速率；同时泡沫的排水率也是冰盘阶段形成时间的一个重要影响因素，冰盘的形成能起到物理屏障的作用，这决定了消除泡沫应用初期产生的负面效应的时间。热辐射和强制对流是影响泡沫破碎率及排水率的主要外部因素。

目前国内没有对泡沫排水率进行测量的装置，该装置为泡沫破碎率的测定提供了解决方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种泡沫破碎率、排水率影响因素测定装置，其可实时称重泡沫排水量及泡沫排水率，有效探究在强制对流、热辐射单个因素及耦合作用下泡沫排水率、破碎率的关系。

本发明所述的一种泡沫破碎率、排水率影响因素测定装置，其采用的技术方案为：包括风扇、风洞、实验观察室、摄像机和称量及测试装置，所述实验观察室、风洞和风扇从右至左依次设置并通过固定件连接，所述实验观察室内设有称量及测试装置，所述摄像机位于实验观察室外部。

进一步的，所述实验观察室顶部还设有热辐射装置，所述热辐射装置包括灯泡支架、把手和若干个灯泡，所述灯泡支架上安装有若干个灯泡，所述风洞顶部靠近实验观察室一端设有水平导轨，所述灯泡支架的一端与所述水平导轨滑动连接，所述灯泡支架的另一端顶部安装有把手，推或拉动把手将所述灯泡支架推进或拉出所述风洞。

进一步的，所述称量及测试装置包括从上之下依次设置的透明泡沫承装箱、栅网隔离装置、泡沫液承装盘和台秤，所述透明泡沫承装箱外侧壁上设有刻度尺，其内部设有若干个热电偶构成的热电偶组，所述热电偶组通过数据线与外置计算机连接。

进一步的，所述栅网隔离装置包括栅网支架、支腿及栅网，所述栅网支架为框型结构，其下方设有支腿，所述栅网支架的框内安装有所述栅网。

进一步的，所述风洞内水平设有贯穿所述风洞左右两端的调节板。

进一步的，所述风扇底部设有升降支架。

进一步的，所述实验观察室的四周壁为透明板，其中一个侧壁的透明板可打开。

本发明所述的有益效果为：

1、实验装置操作简单，成本较低，可通过改变电阻和风速来探究热辐射、强制对流对泡沫破碎率、排水率的具体的影响，实现操作调控的多样化；

2、可同时探究热辐射以及强制对流对泡沫稳定性及排水率的影响，并在单次试验中可同时完成泡沫破碎率、排水率的测试，效率高。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明的左视剖面结构示意图。

图3是所述称量及测试装置的分解剖视示意图。

图4为灯泡与电阻连接电路图。

其中：1-热辐射装置，11-灯泡支架，12-把手，13-灯泡，14-电阻，2-风扇，21-升降支架，3-风洞，31-调节板，32-水平导轨，4-摄像机，5-称量及测试装置，51-透明泡沫承装箱，52-栅网隔离装置，521-栅网支架，522-支腿，523-栅网，53-泡沫液承装盘，54-台秤，55-热电偶，56-刻度尺，6-实验观察室。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明所述的一种泡沫破碎率、排水率影响因素测定装置，包括风扇2、风洞3、摄像机4、实验观察室6和称量及测试装置5，所述实验观察室6、风洞3和风扇2从右至左依次设置，所述实验观察室6、风洞3和风扇2之间通过如铰链之类的固定件连接，所述风扇2的底部设有升降支架21；所述风洞和实验观察室的框架均由不锈钢搭建而成，所述风洞的四周通过木板或透明板封闭固定在框架上，所述实验观察室6的四周由透明板封闭固定在框架上，为了方便实验设备的拿放及实验人员的操作，实验观察室6的其中一个侧壁的透明板可打开；实验观察室内设有称量及测试装置5，所述摄像机4位于实验观察室6的外部。

所述实验观察室顶部还设有热辐射装置1，所述热辐射装置包括灯泡支架11、把手12和若干个灯泡13，所述灯泡支架11安装有若干个灯泡13；如图4所示，通过电阻14控制电流强度从而控制灯泡13的亮度，进而控制辐射强度；所述风洞3的顶部靠近实验观察室6的一端设有水平导轨32，所述灯泡支架71的一端与所述水平导轨32滑动连接，所述灯泡支架71的另一端顶部安装有把手12，使得灯泡支架11可在需要时推进风洞2的内部。

所述称量及测试装置5包括从上之下依次设置的透明泡沫承装箱51、栅网隔离装置52、泡沫液承装盘53和台秤54，所述透明泡沫承装箱51的外侧壁上设有刻度尺56，所述透明泡沫承装箱51的内部设有若干个热电偶55，若干个热电偶55构成热电偶组，其通过数据线与外置计算机连接。

其中，所述栅网隔离装置52包括栅网支架521、支腿522及栅网523，所述栅网支架521为框型结构，其下方设有所述支腿522，所述栅网支架521的框内安装有所述栅网523，其位于透明泡沫承装箱51的下方。因高倍泡沫体积大、质量轻，当栅网的网格比较密时泡沫不会渗透至下方，可防止泡沫进入泡沫液承装盘，避免影响泡沫排水的读数。

所述风洞3的侧壁由木板或透明板装饰而成，以减轻在进行风洞实验时可能受到的外界干扰；倘若风扇2的下边缘与透明泡沫承装箱51的上边缘不等高，则在风洞内部，与透明泡沫承装箱51上边缘等高处，水平设置一块贯穿所述风洞左右两端的调节板31，所述调节板31可通过螺丝固定在风动内侧壁上，保证风扇提供的强制对流仅通过风洞传递至透明泡沫承装箱，减少试验误差。当透明泡沫承装箱引入泡沫进行实验时，采用热电偶测量泡沫中的温度曲线，使用刻度尺测量泡沫高度，台秤测量泡沫的排水质量，通过摄像机记录整个实验过程。

具体实验方法如下：

1）实验开始时，先将灯泡面板推入风洞内部，再将泡沫发生器出口对准透明泡沫承装箱，将泡沫引入其中；待泡沫填充完毕后，打开实验观察室的透明板调试测试装置；

2）进行实验时使用摄像机进行全程记录，通过视频对泡沫层高度的记录（h）和泡沫完全破碎的时间（t），确定泡沫的破碎率（R

3）进行实验时，将栅网隔离装置放在透明泡沫承装箱下方，防止泡沫进入泡沫液承装盘，影响泡沫排水的读数；将台秤与计算机相连确记录每秒台秤的质量（M

4）探求强制对流对泡沫破碎率的影响：先打开风扇，待强制对流稳定后，通过调节风速来探究在不同强制对流下的泡沫破碎率情况；

5）探究热辐射对泡沫破碎率、排水率的影响：打开灯泡板控制开关，待热辐射稳定后，通过控制电阻改变辐射大小，从而来探究在不同热辐射条件下泡沫的破碎率和排水率；

6）探究在强制对流和热辐射共同作用下泡沫破碎率情况：先开风扇，待强制对流稳定后再开电灯，在同一风速下，通过控制电阻大小，改变辐射强度，从而探究在相同的强制对流，不同的热辐射情况下，泡沫的排水率和破碎率，改变风速，重复试验，直至完成可调控范围内的风速调控。

以上所述仅为本发明的优选方案，并非作为对本发明的进一步限定，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的各种等效变化均在本发明的保护范围之内。