ISO9705标准实验间内外木垛火燃烧特性试验研究(5)
2.2 相关仪器设备介绍
本实验的所有数据均是采集燃烧产物进行分析所得，所以实验要求所有燃烧产物都能被集烟罩所收集，然后通过排烟管道送到下游的烟气取样装置，整个烟气搜集系统要求有足够的能力把燃烧产生的烟气搜集起来而不产生溢出，且不会对试验场的物理场造成干扰。本实验中的所有仪器设备均符合ISO9705的国际标准来配置。燃烧产生的气体首先经过集烟罩搜集，经过排烟管道的输送，最后通过一系列的分析仪。其中磁性氧分析仪来确定氧的浓度，红外分析仪来确定CO的浓度，气体的温度通过放置在采样点处的一对K型热电偶来测量，气体的流速我们通过一个双向的探针来测量，我们通过分析燃烧产物中的氧含量结合氧分析方法能够确定燃烧产生的热量。整套设备的采样频率为2.5s采集一组数据。对于室内和室外的实验，相关仪器设备的数量及摆放位置均如下文所述。
室外集烟罩下的实验中，需要5个Schmidt-Boelter 热通量仪，其标号分别为S1~S5。其量程为0~100kW/m2，视角是180°。这5个热通量仪中，3个放在南边，1个在北边，1个在东边。一组K型热电偶树来测量火场温度，热电偶的末端位于同一垂线上，及木垛的中心线。另外本实验还用到两台热成像仪，用于确定火焰的温度分布情况。摆放位置以及木垛的摆放位置简图以及实际图片如下图2.2和图2.3所示。在室外实验中S2处的门是关闭的。
图2.2 室外木垛及热通量仪摆放位置示图
图2.3 室内场景实拍图
在室内实验中需要用到10个Schmidt-Boelter热通量仪，将其标号为R1~R10。其中R1~R5固定在墙上。R1固定在西面墙上，靠近西南角的位置；R2固定在背面墙上，靠近东北角；R3~R5均固定在东面墙上，其中R4在东面墙的正中间位置，也就是正对木垛，而R5，R3分列南北两侧；这5个热通量仪均直接固定在墙体上，其方向为垂直墙体正对室内，距离地面为1200mm。R6，R7，R8均固定在地面上，距离地面50mm，其方向为垂直向上，其中R6放在西南角的位置，距离西，南两面墙的垂直距离均为500mm；R7固定在东南角的位置上，距离东，南两面墙的垂直距离均为500mm；R8固定在东北角的位置距离东，北两面墙的垂直距离均为500mm；R9固定在门口正中间的位置，距离地面1200mm，其方向为水平正对室内燃烧的木垛。R10固定在东南角处的天花板上，距离东，南两面墙的距离均为200mm，R10的表面紧贴天花板，其方向为垂直向下。所有这些热通量仪均具有水循环冷却系统。所有这些热通量仪均和数据采集设备相连，采样频率为2.5s。室内的实验分为两组，一组是在室内的正中间位置，另外一组是放在墙角，在本实验中我们将其放在西北角的位置。木垛的摆放位置以及各热通量仪的摆放位置如下图2.4所示[12]。
图2.4 室内木垛及热通量仪的位置摆放示图
3 实验结果及分析
3.1 室外集烟罩下部分
在室外集烟罩下的9次试验中，当进行0.25MW的3次实验时ISO标准实验间的相关仪器设备出了一些故障，并没有得到这3次实验的准确数据。在这其中只有1次实验的一组数据是可以正常使用的。在进行1.5MW的实验时，当木垛的热释放功率达到1.5MW时将排烟风扇关闭，以使得其不会被燃烧产生的高温气体所灼伤损坏。热释放速率曲线如下图3.1所示。
图3.1 热释放速率曲线
从图3.1中我们可以发现这几次实验中木垛的热释放速率HRR均是在1000s左右达到最大值。在1000s之前均是平缓上升，不同功率的木垛其HRR曲线的上升幅度即斜率基本保持稳定，功率越大斜率也就越大，同时斜率和木垛的功率存在固定的倍数关系。由此我们可以得出结论，木垛在燃烧，在达到最大功率之前，其热释放速率是均匀增加的，而且木垛本身的功率越大，其热释放速率HRR增长的就越快。在达到最大值之后，热释放速率HRR开始下降，其下降速率要略快于热释放速率HRR的上升速率。图中1.5MW的曲线在800s左右出现一个陡降，这应该是由我们关闭排烟风扇造成的。