一種燃燒熱釋放速率原位測量裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種燃燒熱釋放速率原位測量裝置，包括：集煙罩、排煙管道、排煙風(fēng)機、熱電偶、雙向測壓探頭、壓力傳感器、基于激光吸收光譜的氧探頭、氧氣數(shù)據(jù)變送器、數(shù)據(jù)采集器和計算機，在排煙風(fēng)機的作用下，燃燒后的煙氣從集煙罩引入排煙管道；所述熱電偶、雙向測壓探頭、基于激光吸收光譜的氧探頭直接置于排煙管道中，氧探頭與氧氣數(shù)據(jù)變送器連接，雙向測壓探頭與壓力傳感器連接；氧氣數(shù)據(jù)變送器、熱電偶、壓力傳感器分別與數(shù)據(jù)采集器連接，數(shù)據(jù)采集器與計算機連接。本實用新型利用基于激光吸收光譜的氧探頭進行燃燒熱釋放速率的測量，無需氣體預(yù)處理系統(tǒng)，簡化了氣路流程，減少了測試耗材，操作簡單，測試和維護成本較低。
【專利說明】
-種燃燒熱釋放速率原位測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型設(shè)及燃燒測試研究領(lǐng)域，特別設(shè)及一種燃燒熱釋放速率原位測量裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的熱釋放速率測量儀器大多是采用的非原位測量方式，該方式是指將試驗中 所有燃燒產(chǎn)生的煙氣都收集起來，然后在排氣管中經(jīng)過充分混合后，在另外一個位置測量 其質(zhì)量流量、組分、氧氣的濃度等，通過計算得到燃燒過程中消耗的氧氣質(zhì)量，從而得到材 料燃燒過程中的熱釋放速率。具體是通過采用順磁型氧分析儀進行熱釋放速率的測量和計 算。
[0003] 但是采用順磁型氧分析儀進行測量時，需要被測氣體降至常溫，且該分析儀對水 分和煙氣特別敏感，因此煙氣進入氧分析儀之前必須經(jīng)過復(fù)雜的管路系統(tǒng)，在完成降溫并 除去氣體中的水分、煙塵后，才能進入氧分析儀。由于樣氣處理過程復(fù)雜，使得使用順磁型 氧分析儀的錐形量熱儀在使用過程中會出現(xiàn)諸多問題：（1)由于樣氣需要經(jīng)過復(fù)雜的處理 過程才能進入儀器進行測量，因此測量的過程無法實現(xiàn)實時測量，測量值最少滯后30s，而 隨著設(shè)備的使用，滯后時間會不斷延長，甚至可達50s，大大地降低了測試數(shù)據(jù)的直觀性，不 利于過程及數(shù)據(jù)的實時判斷；（2)水分極難除盡，從而造成對測試數(shù)據(jù)的影響；（3)系統(tǒng)需頻 繁校準，而且操作復(fù)雜，從而不利于測試效率的提高；（4)取樣及預(yù)處理設(shè)備較容易出故障； (5)系統(tǒng)需要使用一系列過濾耗材W及各種標定氣體，從而產(chǎn)生了很高的維護成本。
[0004] 針對W上問題，尋求一種能夠減少測試時間、簡化氣路流程、減少測試耗材使用的 燃燒熱釋放速率測量裝置具有重要應(yīng)用價值。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種燃燒熱釋放速率原 位測量裝置，相較于傳統(tǒng)的非原位測量裝置，具有簡化氣路流程、減少測試耗材等優(yōu)點。
[0006] 本實用新型的目的通過W下的技術(shù)方案實現(xiàn)：一種燃燒熱釋放速率原位測量裝 置，包括:集煙罩、排煙管道、排煙風(fēng)機、熱電偶、雙向測壓探頭、壓力傳感器、基于激光吸收 光譜的氧探頭、氧氣數(shù)據(jù)變送器、數(shù)據(jù)采集器和計算機，在排煙風(fēng)機的作用下，燃燒后的煙 氣從集煙罩引入排煙管道;所述熱電偶、雙向測壓探頭、基于激光吸收光譜的氧探頭直接置 于排煙管道中，氧探頭與氧氣數(shù)據(jù)變送器連接，雙向測壓探頭與壓力傳感器連接;氧氣數(shù)據(jù) 變送器、熱電偶、壓力傳感器分別與數(shù)據(jù)采集器連接，數(shù)據(jù)采集器與計算機連接。
[0007] 優(yōu)選的，所述測量裝置還包括一氮氣罐，該氮氣罐通過管道輸出氮氣到基于激光 吸收光譜的氧探頭表面W進行吹掃。
[000引優(yōu)選的，所述氧氣數(shù)據(jù)變送器將氧濃度數(shù)值轉(zhuǎn)換為0~IV的電壓信號或4~20mA的 電流信號傳送至數(shù)據(jù)采集器。
[0009]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：
[0010] 本實用新型裝置利用基于激光吸收光譜的氧探頭進行燃燒熱釋放速率的測量，與 傳統(tǒng)的基于順磁型氧分析儀的燃燒熱釋放速率測試系統(tǒng)相比，無需氣體預(yù)處理系統(tǒng)，簡化 了氣路流程，減少了測試耗材，操作簡單，測試和維護成本較低。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本實用新型裝置測試原理示意圖。
【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施 方式不限于此。
[oou]實施例1
[0014] 如圖1所示，本實施例一種燃燒熱釋放速率原位測量裝置，包括:熱電偶1、壓力傳 感器2、雙向測壓探頭3、氧氣數(shù)據(jù)變送器4、基于激光吸收光譜的氧探頭5、排煙管道6、排煙 風(fēng)機7、氮氣罐8、計算機9、數(shù)據(jù)采集器10、集煙罩11。在排煙風(fēng)機7的作用下，燃燒后的煙氣 從集煙罩11引入排煙管道6。所述熱電偶1、雙向測壓探頭3、基于激光吸收光譜的氧探頭5直 接置于排煙管道6中，氧探頭5與氧氣數(shù)據(jù)變送器4連接，雙向測壓探頭3與壓力傳感器2連 接;氧氣數(shù)據(jù)變送器4、熱電偶1、壓力傳感器2分別與數(shù)據(jù)采集器10連接，數(shù)據(jù)采集器10與計 算機9連接。
[0015] 本實施例中，基于激光吸收光譜的氧探頭5直接固定在排煙管道6上。
[0016] 本實施例中，氧氣數(shù)據(jù)變送器4將氧濃度數(shù)值轉(zhuǎn)換為0~IV的電壓信號傳送至數(shù)據(jù) 義集器10。
[0017] 本實施例所述燃燒熱釋放速率原位測量裝置的工作方法如下：
[0018] (1)排煙風(fēng)機7將燃燒后的煙氣從集煙罩11引入排煙管道6;
[0019] (2)基于激光吸收光譜的氧探頭5在排煙管道6原位測得煙氣的氧濃度數(shù)據(jù)，之后 將數(shù)據(jù)傳輸至氧氣數(shù)據(jù)變送器4,氧氣數(shù)據(jù)變送器4將數(shù)據(jù)進行分析并將氧濃度值W模擬電 壓或電流信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集器10;
[0020] (3)雙向測壓探頭3原位測得管道煙氣流動時產(chǎn)生的壓力差值，壓力傳感器2將數(shù) 據(jù)進行分析并將壓力差值W模擬電壓或電流信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集器10;
[0021] (4)熱電偶1原位測得煙氣的溫度值電壓模擬信號，并將信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集器 10;
[0022] (5)數(shù)據(jù)采集器10將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并傳輸至計算機9;
[0023] (6)計算機軟件通過計算得到燃燒過程的實時熱釋放速率值。
[0024] 本實施例中，氮氣罐8輸出氮氣對基于激光吸收光譜的氧探頭5進行吹掃。
[0025] 本實施例中，熱釋放速率的計算公式基于如下公式進行：
[0026]
[0027]其中，
[002引穿--熱釋放速率，kW;
[0029] k--系數(shù);本實施例中，k為10000。
[0030] ΔΡ-雙向測壓探頭壓差，Pa;
[0031] τ-煙氣平均溫度，Κ;
[0032] C--煙氣氧濃度，％。
[0033] 根據(jù)上述公式，本實施例熱釋放速率的計算值與實際燃燒狀況之間的時間偏差為 2s，基本實現(xiàn)了實時的要求。
[0034] 實施例2
[0035] 本實施例除下述特征外其他結(jié)構(gòu)同實施例1:
[0036] 本實施例中，氧氣數(shù)據(jù)變送器4將氧濃度數(shù)值轉(zhuǎn)換為4~20mA的電流信號傳送至數(shù) 據(jù)采集器10。
[0037] 本實施例中，試驗時使用氮氣8對基于激光吸收光譜的氧探頭5進行吹掃，氮氣的 吹掃流量為lOL/min。
[0038] 本實施例中，熱釋放速率的計算值與實際燃燒狀況之間的時間偏差為10s。
[0039] 本實施例中，熱釋放速率計算公式的系數(shù)k為50000。
[0040] 實施例3
[0041 ]本實施例除下述特征外其他結(jié)構(gòu)同實施例1:
[0042] 本實施例中，試驗時使用氮氣8對基于激光吸收光譜的氧探頭5進行吹掃，氮氣的 吹掃流量為化/min。
[0043] 本實施例中，熱釋放速率的計算值與實際燃燒狀況之間的時間偏差為5s。
[0044] 本實施例中，熱釋放速率計算公式的系數(shù)k為25000。
[0045] 上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述 實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替 代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種燃燒熱釋放速率原位測量裝置，其特征在于，包括:集煙罩、排煙管道、排煙風(fēng) 機、熱電偶、雙向測壓探頭、壓力傳感器、基于激光吸收光譜的氧探頭、氧氣數(shù)據(jù)變送器、數(shù) 據(jù)采集器和計算機，在排煙風(fēng)機的作用下，燃燒后的煙氣從集煙罩引入排煙管道;所述熱電 偶、雙向測壓探頭、基于激光吸收光譜的氧探頭直接置于排煙管道中，氧探頭與氧氣數(shù)據(jù)變 送器連接，雙向測壓探頭與壓力傳感器連接;氧氣數(shù)據(jù)變送器、熱電偶、壓力傳感器分別與 數(shù)據(jù)采集器連接，數(shù)據(jù)采集器與計算機連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒熱釋放速率原位測量裝置，其特征在于，所述測量裝置還 包括一氮氣罐，該氮氣罐通過管道輸出氮氣到基于激光吸收光譜的氧探頭表面以進行吹 掃。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃燒熱釋放速率原位測量裝置，其特征在于，所述氧氣數(shù) 據(jù)變送器將氧濃度數(shù)值轉(zhuǎn)換為〇~IV的電壓信號或4~20mA的電流信號傳送至數(shù)據(jù)采集器。
【文檔編號】G01N31/12GK205484244SQ201620198583
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月15日
【發(fā)明人】劉建勇, 趙俠, 鄔玉龍, 吳欣, 高世杰, 易愛華, 李海倫
【申請人】廣州市建筑材料工業(yè)研究所有限公司