一种产生滴落火焰的设备及研究滴落火点火的实验方法技术

本申请提供了一种产生滴落火焰的设备及研究滴落火点火的实验方法，该设备包括：机架；用于放置待实验材料的熔融罐；用于使待实验材料熔化成熔融状态的加热装置；用于使熔融状态的待实验材料滴落形成熔融液滴的滴落管；用于控制熔融液滴滴落的动力装置；用于对熔融液滴点火形成滴落火的点火装置；用于调节待点燃样品和滴落火的相对位置的样品放置装置；用于采集点火数据的数据采集装置。通过加热装置、动力装置和样品放置装置的相互配合，可以控制待实验材料形成熔融液滴的大小、滴落频率、滴落温度以及滴落距离等重要物理参数，并通过点火装置和数据采集装置对滴落火的点火数据进行采集，为探究滴落火的点火机理提供了可靠的实验方案。验方案。验方案。

【技术实现步骤摘要】
一种产生滴落火焰的设备及研究滴落火点火的实验方法


[0001]本申请属于燃烧性能实验
，更具体地说，是涉及一种产生滴落火焰的设备及研究滴落火点火的实验方法。

技术介绍

[0002]热塑性塑料是一种高分子有机聚合物，受热时熔化可转化为液态，当熔融塑料液体的重力克服其表面张力时就会形成液滴坠落。在空中燃烧或火灾过程中这些液滴通常会携带火焰，因此，这些带火焰的液滴称为滴落火。如今，聚乙烯(Polyethylene，简称PE)、聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，简称PVC)、聚丙烯(Polypropylene，简称PP)和发泡聚苯乙烯(EPS)等热塑性材料被广泛应用在建筑物外墙的隔热层、装饰材料及电线绝缘层中。当火灾发生时，热塑性材料的燃烧会产生熔融的液滴，这些液滴携带着火焰滴落形成滴落火，滴落火在滴落过程中有机会点燃其它可燃物，引发新的火源，进而加速火灾的蔓延和发展。因此迫切需要对滴落火的特点和机理进行一系列的研究，为科学控制滴落火在火灾中的发展提供科学依据。
[0003]然而，目前对于滴落火现象和相应的点火机理研究甚少。滴落火通常在重力的驱动下产生，加上温度变化造成相态转变使得熔融液体的表面张力等物理参数对温度变化比较敏感，一般研究装置都是将热塑材料样品悬挂在空中，然后将样品点燃，使其在燃烧过程中得到滴落火，并对滴落火进行研究。但是这种研究装置中，样品在燃烧过程中滴落火的大小、数量等的形成具有不确定性，这样使得量化控制滴落火的形态大小、滴落频率等十分困难，不利于对滴落火的相关参数进行研究。r/>
技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种产生滴落火焰的设备，以解决现有技术中对热塑性塑料自燃形成的滴落火的研究比较困难的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种产生滴落火焰的设备，包括：
[0006]机架；
[0007]熔融罐，设于所述机架上并用于放置待实验材料；
[0008]加热装置，用于对熔融罐加热以使所述待实验材料熔化成熔融状态；
[0009]滴落管，设于所述熔融罐上并用于使熔融状态的所述待实验材料滴落形成熔融液滴；
[0010]动力装置，用于对所述熔融罐施加动力以控制所述熔融液滴的形成和滴落；
[0011]点火装置，用于对所述熔融液滴点火形成滴落火；
[0012]样品放置装置，设于所述熔融罐下方并用于调节待点燃样品和所述滴落火的相对位置；
[0013]数据采集装置，用于采集所述滴落火对所述待点燃样品的点火过程的点火数据。
[0014]在一个实施例中，所述熔融罐包括中空的罐体、密封所述罐体的盖板以及活动式
设于所述罐体内的活塞，所述活塞将所述罐体内的空腔分为上腔和下腔，所述动力装置与所述上腔连通并用于控制所述活塞运动，所述待实验材料容纳在所述下腔内，所述滴落管与所述下腔连通。
[0015]在一个实施例中，所述加热装置包括电源、温度控制器、热电偶以及加热管，所述热电偶和所述加热管设于所述熔融罐上。
[0016]在一个实施例中，所述动力装置包括与所述上腔连通的接口，与所述接口连通的增压组件和减压组件，以及控制所述增压组件和所述减压组件动作频率的控制组件。
[0017]在一个实施例中，所述增压组件包括通过第一压力管线依次连接的高压气瓶、粗减压阀、开关、精密减压阀和第一高速电磁阀，所述减压组件包括通过第二压力管线依次连接的真空泵、稳压筒和第二高速电磁阀，所述第一压力管线和所述第二压力管线均与所述接口连通。
[0018]在一个实施例中，所述控制组件包括单片机、以及与所述单片机电连接的第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管与所述第一高速电磁阀连接，所述第二MOS管与所述第二高速电磁阀连接。
[0019]在一个实施例中，所述滴落管为金属管，所述滴落管可拆卸式设于所述熔融罐上。
[0020]在一个实施例中，所述样品放置装置包括三维样品架和样品台，所述样品台设于所述三维样品架上并位于所述熔融罐的下方，所述待点燃样品放置在所述样品台上。
[0021]在一个实施例中，所述数据采集装置包括高速相机、称重传感器以及温度传感器，所述称重传感器设于所述三维样品架上并用于检测所述样品台的重量变化，所述温度传感器设于所述样品台上并用于检测所述待点燃样品的温度变化。
[0022]本申请实施例的另一目的在于提供一种研究滴落火点火的实验方法，包括以下步骤：
[0023]S1、将待实验材料放置在熔融罐中，将待点燃样品放置在样品放置装置上，并通过所述样品放置装置调节所述待点燃样品位于所述熔融罐下方的相对位置；
[0024]S2、通过加热装置对所述熔融罐加热以使所述待实验材料处于熔融状态；
[0025]S3、通过动力装置以使熔融状态的所述待实验材料从所述熔融罐内经滴落管呈规律性滴落形成熔融液滴；
[0026]S4、通过点火装置对所述熔融液滴点火形成滴落火；
[0027]S5、通过数据采集装置采集所述滴落火在滴落过程中及滴落在所述待点燃样品上后的点火数据。
[0028]本申请提供的一种产生滴落火焰的设备及研究滴落火点火的实验方法的有益效果在于：通过加热装置、动力装置和样品放置装置的相互配合，可以控制待实验材料经滴落管滴落形成熔融液滴的大小、滴落频率、滴落温度以及滴落距离等重要物理参数，并通过点火装置和数据采集装置，对滴落火的形成及点火数据进行采集，为探究滴落火的点火机理提供了可靠的实验方案，并且该实验设备操作还具有操作简单、实验精度高的优点。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些
实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本申请实施例提供的产生滴落火焰的设备的结构示意图；
[0031]图2为本申请实施例提供的产生滴落火焰的设备的工作流程示意图；
[0032]图3为本申请实施例提供的研究滴落火点火的实验方法的流程示意图。
[0033]其中，图中各附图标记：
[0034]1、机架；11、底座；12、螺杆；13、固定盘；14、螺母；2、熔融罐；21、罐体；22、盖板；23、活塞；24、待实验材料；3、加热装置；31、热电偶；32、加热管；4、滴落管；41、滴落火；5、动力装置；51、接口；52、增压组件；521、高压气瓶；522、粗减压阀；523、开关；524、精密减压阀；525、第一高速电磁阀；53、减压组件；531、真空泵；532、稳压筒；533、第二高速电磁阀；54、控制组件；541、单片机；542、第一MOS管；543、第二MOS管；6、点火装置；7、样品放置装置；71、三维样品架；72、样品台；73、待点燃样品；8、数据采集装置；81、高速相机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种产生滴落火焰的设备，其特征在于，包括：机架；熔融罐，设于所述机架上并用于放置待实验材料；加热装置，用于对熔融罐加热以使所述待实验材料熔化成熔融状态；滴落管，设于所述熔融罐上并用于使熔融状态的所述待实验材料滴落形成熔融液滴；动力装置，用于对所述熔融罐施加动力以控制所述熔融液滴的形成和滴落；点火装置，用于对所述熔融液滴点火形成滴落火；样品放置装置，设于所述熔融罐下方并用于调节待点燃样品和所述滴落火的相对位置；数据采集装置，用于采集所述滴落火对所述待点燃样品的点火过程的点火数据。2.如权利要求1所述的产生滴落火焰的设备，其特征在于，所述熔融罐包括中空的罐体、密封所述罐体的盖板以及活动式设于所述罐体内的活塞，所述活塞将所述罐体内的空腔分为上腔和下腔，所述动力装置与所述上腔连通并用于控制所述活塞运动，所述待实验材料容纳在所述下腔内，所述滴落管与所述下腔连通。3.如权利要求2所述的产生滴落火焰的设备，其特征在于，所述加热装置包括电源、温度控制器、热电偶以及加热管，所述热电偶和所述加热管设于所述熔融罐上。4.如权利要求2所述的产生滴落火焰的设备，其特征在于，所述动力装置包括与所述上腔连通的接口，与所述接口连通的增压组件和减压组件，以及控制所述增压组件和所述减压组件动作频率的控制组件。5.如权利要求4所述的产生滴落火焰的设备，其特征在于，所述增压组件包括通过第一压力管线依次连接的高压气瓶、粗减压阀、开关、精密减压阀和第一高速电磁阀，所述减压组件包括通过第二压力管线依次连接的真空泵、稳压筒和第二高速电磁阀，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙培艺，许沧粟，黄鑫炎，贾逸凡，
申请(专利权)人：香港理工大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：