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1、(10)申请公布号 CN 103411749 A (43)申请公布日 2013.11.27 CN 103411749 A *CN103411749A* (21)申请号 201310366351.X (22)申请日 2013.08.21 G01M 9/06(2006.01) (71)申请人 中国科学技术大学 地址 230026 安徽省合肥市金寨路 96 号 (72)发明人 陆松 付阳阳 王洁 张和平 (74)专利代理机构 合肥天明专利事务所 34115 代理人 奚华保 (54) 发明名称 一种用于研究诱导排烟系统的实验装置及其 实验方法 (57) 摘要 本发明涉及一种用于研究诱导排烟系统的实 验。
2、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。。
3、 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103411749 A CN 103411749 A *CN103411749A* 1/1 页 2 1. 一种用于研究诱导排烟系统的实验装置， 其特征在于 ： 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。
4、机采用轴流风扇。 2. 根据权利要求 1 所述的用于研究诱导排烟系统的实验装置， 其特征在于 ： 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。 3. 根据权利要求 1 所述的用于研究诱导排烟系统的实验装置， 其特征在于 ： 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。
5、在支撑架的底端上， 底板上开设检修 孔。 4. 根据权利要求 1 所述的用于研究诱导排烟系统的实验装置， 其特征在于 ： 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。 5. 根据权利要求 1 所述的用于研究诱导排烟系统的实验装置， 其特征在于 ： 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。 6. 根据权利要求 2 所述的用于研究诱导排烟系统的实验装置， 其特征在于 ： 所述。
6、插板 采用防火板。 7. 根据权利要求 3 所述的用于研究诱导排烟系统的实验装置， 其特征在于 ： 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。 8. 根据权利要求 3 所述的用于研究诱导排烟系统的实验装置， 其特征在于 ： 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。 9. 根据权利要求 1 至 8 中任一项所述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。
7、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。 10. 根据权利要求 9 所述的实验方法， 其特征在于 ： 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。 权 利 要 求 书 CN 103411749 A 2 1/4 页 3 一种用于研究诱导排烟系统的实验装置。
8、及其实验方法 技术领域 0001 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。 0002 背景技术 0003 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。
9、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，。
10、 很难适应实验研究中参数的改变而作 出相应的调整。 0004 发明内容 0005 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。 0006 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。
11、处， 所述射流风机采用轴流 风扇。 0007 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。 0008 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 说 明 书 CN 103411749 A 3 2/4 页 4 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。 0009 所述射流风。
12、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。 0010 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。 0011 所述插板采用防火板。 0012 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。 0013 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。 0014 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。
13、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。 0015 所述的将排烟装置上电是指 ： 打开送风机， 标定送风风速。
14、， 打开排烟风机， 标定排 风风速。 0016 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。 0017 附图说明 0018 图 1 是本发明实施例一的结构示意图 ； 图 2 是图 1 。
15、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 说 明 书 CN 103411749 A 4 3/4 页 5 0019 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。
16、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。 0020 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， 。
17、图 2 所示为不锈钢方管 18， 图 5 所示为不锈钢圆管 19。 0021 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。
18、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。 0022 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。
19、， 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。 0023 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。
20、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。 0024 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 说 明 书 CN 103411749 A 5 4/4 页 6 流风机。
21、 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。 0。
22、025 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。 0026 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 8c。
23、m 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。 0027 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 V。
24、2 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。 0028 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。 0029 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。 说 明 书 CN 103411749 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103411749 A 7 2/2 页 8 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103411749 A 8 。