專利名稱:多功能城市交通隧道火災(zāi)煙氣擴(kuò)散模型裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種火災(zāi)實(shí)驗(yàn)裝置,尤其是涉及坡度可調(diào)、長度可調(diào)整、具有多出入口、以及采用水噴淋系統(tǒng)進(jìn)行滅火的隧道火災(zāi)模型實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù):
隨著城市建設(shè)規(guī)模的日益增加,城市交通隧道作為立體交通能有效地緩解交通擁堵問題,因而得到廣泛應(yīng)用。在北京,國內(nèi)首例超大規(guī)模中關(guān)村西區(qū)地下綜合管廊及城市交通隧道綜合開發(fā)利用系統(tǒng)投入試運(yùn)行,使中關(guān)村地區(qū)實(shí)現(xiàn)了立體交通;與非城市地區(qū)的交通隧道相比,在隧道本體方面城市交通隧道具有以下特征1)交通量大;2)埋深大,城市地下交通隧道,往往埋深較大,造成隧道的出入口坡度大;3)在隧道出入口設(shè)置方面,城市交通隧道(如城市地下快速路、城市地下交通聯(lián)系隧道)多與地下停車場及地面主干道相連,出入口多,空氣(煙氣)流動受此影響,使通風(fēng)排煙效果難以控制。城市交通隧道火災(zāi)是城市交通災(zāi)害中最具危害的一部分。由于隧道環(huán)境的封閉性和逃生救援的困難性,使得隧道一旦發(fā)生火災(zāi),往往造成嚴(yán)重的人員傷亡和巨大的社會影響和經(jīng)濟(jì)損失。研究城市交通隧道火災(zāi)主要有火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論分析三大類。盡管研究費(fèi)用昂貴和試驗(yàn)時(shí)間長,但實(shí)驗(yàn)方法是研究火災(zāi)直接、有效的手段。對于城市交通隧道的火災(zāi)煙氣擴(kuò)散研究,目前主要是停留在理論研究和數(shù)值模擬研究階段,其中,關(guān)于隧道坡度對抑制火災(zāi)煙氣的臨界風(fēng)速影響的研究主要采用理論分析階段和數(shù)值模擬研究階段。Oka Y, Atkinson GT等人(1996)、Ballesteros_Tajadur等人在2006年研究隧道坡度對火災(zāi)通工況下臨界風(fēng)速影響,提出考慮坡度因素的臨界風(fēng)速修正公式。國內(nèi)中國科技大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李博等(2007)、陳海峰等(2009),山東建筑大學(xué)徐琳等(2009)、中南大學(xué)趙望達(dá)(2009)以及北京工業(yè)大學(xué)李炎鋒等(2011)分別采用數(shù)值模擬手段研究隧道坡度對火災(zāi)煙氣擴(kuò)散以及抑制煙氣的臨界風(fēng)速的影響。目前,針對受限空間火災(zāi)進(jìn)行的模擬實(shí)驗(yàn)研究主要有三種方式(1)鹽水實(shí)驗(yàn);
(2)現(xiàn)場試驗(yàn)(全尺寸試驗(yàn))研究及大尺寸比例模型實(shí)驗(yàn);(3)小尺寸比例模型實(shí)驗(yàn)研究。對于城市交通隧道而言,主要是現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)研究及大尺寸比例模型實(shí)驗(yàn)、小尺寸比例模型實(shí)驗(yàn)研究手段。主要原因是鹽水實(shí)驗(yàn)?zāi)M是一種用湍浮鹽水在清水中的運(yùn)動和擴(kuò)散來模擬受限空間火災(zāi)煙氣在空氣中的蔓延和熱量傳遞的研究方法。雖然Thomas早在1963年用鹽水模擬技術(shù)來顯示頂棚和側(cè)壁的排煙向大房間排煙效果。許多學(xué)者采用該手段模擬中庭類建筑、頂棚射流等火災(zāi)煙氣規(guī)律,但鹽水模擬實(shí)驗(yàn)方法忽略了化學(xué)反映以及壁面?zhèn)鳠?,模擬煙氣層較實(shí)體燃燒實(shí)驗(yàn)低。存在定量研究誤差大,而且難以模擬隧道坡度和出入口設(shè)置對火災(zāi)煙氣擴(kuò)散的影響。因而在城市交通隧道模擬中沒有得到應(yīng)用。現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)及大尺寸比例模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果是對數(shù)值模擬、理論研究以及小尺寸比例模型實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證的重要數(shù)據(jù)。在隧道現(xiàn)場火災(zāi)試驗(yàn)方面,國外進(jìn)行了大量研究,但由于受到試驗(yàn)條件限制,基本是在廢棄的隧道內(nèi)進(jìn)行。如Ofenegg在1965年進(jìn)行的隧道火災(zāi)試驗(yàn),Zwerberg于1974及1975年、Heselden等人在1976年在廢棄的隧道中進(jìn)行的火災(zāi)試驗(yàn),歐洲的EUREKA 499計(jì)劃在1993-1995年間在挪威Itepparford隧道中進(jìn)行5次火災(zāi)試驗(yàn),1993-1995年,美國MTFVTP項(xiàng)目在西維吉尼亞Memorial公路隧道中92次火災(zāi)測驗(yàn),2001年,日本在New Tomei高速公路Shimizu 3號隧道開展的大斷面公路隧道足尺寸火災(zāi)試驗(yàn);歐洲UPTUN項(xiàng)目2003年在挪威廢棄的兩車道Runehamar隧道內(nèi)進(jìn)行的4次現(xiàn)場火災(zāi)試驗(yàn)。國內(nèi)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室胡隆華等在云南省昆明一石林高速公路陽宗隧道內(nèi)進(jìn)行了全尺寸火災(zāi)模擬試驗(yàn)。西南交通大學(xué)楊其新教授等人則借助大 比例火災(zāi)模型試驗(yàn),研究了火災(zāi)時(shí)隧道內(nèi)溫度隨時(shí)間的變化,最高溫度與通風(fēng)風(fēng)速、火災(zāi)規(guī)豐吳等的關(guān)系。由于實(shí)際火災(zāi)的復(fù)雜性和隨機(jī)性,全尺寸火災(zāi)實(shí)驗(yàn)往往又是無法完全實(shí)現(xiàn)模擬火災(zāi)工況。而且受到現(xiàn)場試驗(yàn)費(fèi)用以及現(xiàn)場條件、隧道的使用情況限制很難進(jìn)行大量火災(zāi)工況研究。與此相對應(yīng),以相似理論為依據(jù)建立的小尺寸模型試驗(yàn)具有真實(shí)再現(xiàn)火災(zāi)現(xiàn)象的特點(diǎn),在節(jié)約時(shí)間、縮短空間以及節(jié)省人力、物力、財(cái)力等方面具有獨(dú)特的優(yōu)越性,因而在針對隧道火災(zāi)的研究方法中被廣泛應(yīng)用。在方面,小尺寸比例模型實(shí)驗(yàn)研究隧道火災(zāi)方面,主要是建立模型實(shí)驗(yàn)臺研究隧道火災(zāi)防止煙氣回流的臨界風(fēng)速研究。Lee在1979年在長13. 7m、橫截面積為O. 27m2的小尺寸試驗(yàn)臺上進(jìn)行了臨界縱向風(fēng)速研究。Vantelon等人(1990年)、Kwack等人(1990年)、Xue 等人(1993 年)和 Oka 等人(1996 年),J. S. Choi,等人(2005),Jae Seong Roh等人(2007年)建立了比例大小不一的小尺寸試驗(yàn)臺進(jìn)行了臨界風(fēng)速的研究。研究主要側(cè)重1)抑制隧道火災(zāi)產(chǎn)生煙氣逆流所需的最小臨界縱向送風(fēng)風(fēng)速;2)近火源區(qū)域的羽流特征;3)模型隧道是單出口、單入口。沒有考慮隧道縱坡度對煙氣流動的影響和對臨界縱向通風(fēng)風(fēng)速的影響,以及著火車輛位置和運(yùn)行速度的不同對煙氣運(yùn)動的影響,沒有考慮出入口因素對隧道火災(zāi)煙氣擴(kuò)散的影響。關(guān)于城市交通隧道火災(zāi)實(shí)驗(yàn)研究,中建筑科學(xué)研究建筑防火研究所、北京工業(yè)大學(xué)華高英等(2010)進(jìn)行CBD在城市地下交通聯(lián)系隧道進(jìn)行火災(zāi)煙氣控制研究。研究主要側(cè)重城市聯(lián)系隧道的送排風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行方案確定,但沒有考慮坡度因素對隧道防排煙的影響。綜合目前已經(jīng)公布的研究成果,開展城市交通的火災(zāi)煙氣擴(kuò)散的小尺寸比例模型實(shí)驗(yàn)研究,除了坡度問題受到一定重視外,在考慮城市交通多出入口特性對于城市交通隧道的火災(zāi)煙氣擴(kuò)散影響方面缺乏考慮。另外,城市交通隧道采用水噴淋系統(tǒng)來控制火勢蔓延和保護(hù)隧道結(jié)構(gòu)免受破壞。雖然目前對是隧道中否采用水噴淋系統(tǒng)進(jìn)行滅火還存在爭議,主要原因是水噴淋系統(tǒng)啟動后影響煙氣層的擴(kuò)散。但是由于城市交通隧道的出入口多,可以在發(fā)現(xiàn)火災(zāi)一定時(shí)間后(預(yù)留出安全疏散時(shí)間)啟動水噴淋系統(tǒng)來滅火或者控制火災(zāi)發(fā)展,從而保護(hù)隧道結(jié)構(gòu)安全。目前,我國的少數(shù)隧道采用了水噴淋。如被稱為“萬里長江第一隧”的武漢長江隧道消防系統(tǒng)就采用水噴淋系統(tǒng)。但是,水噴淋是否適用于隧道中,至今在世界上仍存在很大爭議。因此,針對是否應(yīng)該在隧道火災(zāi)中應(yīng)用水噴淋系統(tǒng),需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)研究
實(shí)用新型內(nèi)容
[0013]本實(shí)用新型提供了一種方便靈活的隧道火災(zāi)煙氣運(yùn)動模型,克服了現(xiàn)有隧道模型難易觀察煙氣運(yùn)動、隧道坡度無法多角度改變、水噴淋難以實(shí)現(xiàn)、難以描述多出入口及特長型隧道模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺陷,提供了綜合一體、方便靈活的小尺寸城市交通隧道比例實(shí)驗(yàn)?zāi)P?,能夠研究隧道坡度、多出入口、水噴淋系統(tǒng)對隧道火災(zāi)影響的研究。另外,隧道系統(tǒng)采用分段模式組建,段與段之間進(jìn)行連接,可以根據(jù)研究隧道的長度進(jìn)行調(diào)整,非常方便模擬不同長度的隧道火災(zāi)工況。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案多功能城市交通隧道火災(zāi)煙氣擴(kuò)散模型裝置,包括變頻風(fēng)機(jī)(1),盲板(2),隧道轉(zhuǎn)動鉸鏈(3),防火玻璃窗(4),拱形主隧道(5),排煙煙道¢),支撐桿(7),底座(8),分支 隧道預(yù)留口(9),主隧道連接口(10),千斤頂(11),鋼架結(jié)構(gòu)(12),拱形主隧道底板(13),滑道(14),小車(15),螺桿(16),變頻水泵(17),水管(18),水噴頭(19),分支隧道連接口(20),電偶布設(shè)口(21),噴淋系統(tǒng)噴頭布設(shè)口(22),分支隧道(23),底板框架(24),底板
(25);拱形主隧道(5)至少有兩段,變頻風(fēng)機(jī)(I)通過盲板(2)與第一段拱形主隧道(5)的前端相連,排煙煙道(6)與最后一段拱形主隧道(5)的后端相連,各個(gè)拱形主隧道(5)之間通過主隧道連接口(10)連接;第一段拱形主隧道(5)通過隧道轉(zhuǎn)動鉸鏈(3)固定在支撐桿(7)的上端,支撐桿(7)下端固定在底座(8)上;最后一段拱形主隧道(5)通過鋼架結(jié)構(gòu)
(12)連接于千斤頂(11)的頂部;拱形主隧道(5)頂部設(shè)有熱電偶布置口(21)和水噴淋噴頭布置口(22);水噴頭(19)置于水噴淋噴頭布置口(22)中,水噴頭(19)通過水管(18)與變頻水泵(17)相連;拱形主隧道(5)兩側(cè)設(shè)有防火玻璃窗(4);拱形主隧道底板(13)由底板框架(24)和底板(25)組成,底板框架(24)和底板(25)活動鏈接,底板框架(24)與拱形主隧道(5)底部固定連接,底板框架(24)上沿主隧道方向固定連接兩條平行的滑道(14);小車(15)設(shè)有燃燒床和油盤;螺桿(16)安裝于小車(15)的底部;分支隧道預(yù)留口(9)位于拱形主隧道(5)的側(cè)面,分支隧道(23)通過分支隧道連接口(20)與拱形主隧道(5)側(cè)面的分支隧道預(yù)留口(9)相連。設(shè)置了能夠提供隧道內(nèi)縱向風(fēng)速范圍在O 5m/s的變頻風(fēng)機(jī)(I)。所述的拱形主隧道(5)每個(gè)側(cè)面各設(shè)有η個(gè)防火玻璃窗(4),η至少為3。設(shè)置了能夠?yàn)樗淼捞峁㎡ 15°坡度的千斤頂。設(shè)置了可提供O O. IMP壓力的變頻水泵(17)。所述的分支隧道(23)個(gè)數(shù)為k,k至少為2。本實(shí)用新型一是采用了可調(diào)節(jié)風(fēng)量的變頻風(fēng)機(jī),可為縱向通風(fēng)模式提供O 5m/s的風(fēng)速;二是水噴淋的應(yīng)用,實(shí)驗(yàn)時(shí)可將設(shè)在隧道頂部的水噴淋的噴頭通過塑料管與變頻水泵相連,通過變頻水泵來調(diào)節(jié)水流量,從而實(shí)現(xiàn)對不同火源功率下火勢控制及滅火所需水流量的控制;三是坡度的調(diào)節(jié),支撐桿的一端通過轉(zhuǎn)動鉸鏈固定在拱形主隧道上,另一端固定在底座上,而隧道的坡度靠調(diào)節(jié)另一端的千斤頂來實(shí)現(xiàn),其上端的螺桿與拱形主隧道另一端的鋼架橫梁上的螺扣相連,可實(shí)現(xiàn)在O 15°之間的任意調(diào)節(jié);四是火源位置的設(shè)置,在做實(shí)驗(yàn)時(shí),可將拱形主隧道底部打開,將螺桿擰在小車底盤的螺扣上,通過滑道滑到所需的位置,后將螺桿取下,將隧道底部關(guān)閉,這樣可方便靈活布置火源位置;五是多出入口隧道火災(zāi)的實(shí)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)時(shí),可將分支隧道利用法蘭連接與主隧道相連,既靈活有方便 ’六是特長隧道的實(shí)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)時(shí),可利用法蘭連接對拱形主隧道進(jìn)行加長;七是拱形隧道模型的圍護(hù)結(jié)構(gòu)拱形主隧道由內(nèi)外層鋼板構(gòu)成,內(nèi)外層鋼板之間,鋪設(shè)有龍骨,選擇高強(qiáng)度及高性能保溫材料作為填充材料。為便于觀測和拍攝實(shí)驗(yàn)臺內(nèi)的煙氣流動情況,隧道側(cè)面設(shè)有耐高溫鋼化玻璃窗。在這樣的情況下,可以將圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱模擬作簡化處理一視其為絕熱。與現(xiàn)有技術(shù)比較,本實(shí)驗(yàn)裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)I、本裝置能夠真實(shí)再現(xiàn)多出入口城市交通隧道及特長隧道火災(zāi)場景下的煙氣流 動情況,可為復(fù)雜隧道火災(zāi)的研究提供實(shí)驗(yàn)平臺;2、本裝置可通過千斤頂來調(diào)節(jié)坡度,從而可模擬不同坡度隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)的煙氣運(yùn)動。同時(shí),模型隧道坡度調(diào)節(jié)操作簡單,且安裝費(fèi)用不高;3、本裝置實(shí)驗(yàn)范圍大。可對不同通風(fēng)風(fēng)速下的火災(zāi)場景,不同隧道坡度下的火災(zāi)場景以及不同火源功率下的火災(zāi)場景進(jìn)行互相的組合研究。另外,由于隧道模型內(nèi)部可實(shí)現(xiàn)水噴淋,因此,可對水噴淋系統(tǒng)是否適用于隧道火災(zāi)控制以及控制效果進(jìn)行有效的實(shí)驗(yàn)研究;4、本裝置結(jié)構(gòu)簡單,操作靈活方便,可以外接數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。通過數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)對煙氣流動中的煙氣溫度場、濃度場等煙氣流動規(guī)律進(jìn)行高精度測量;通過監(jiān)測系統(tǒng)對火災(zāi)進(jìn)行全程監(jiān)測;通過控制系統(tǒng)對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
圖I多功能城市交通隧道火災(zāi)煙氣擴(kuò)散模型裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖2拱形主隧道底板結(jié)構(gòu)圖3小車位置示意圖圖4坡度調(diào)節(jié)示意圖圖5千斤頂支撐的鋼架結(jié)構(gòu)圖6水噴淋結(jié)構(gòu)圖圖7主隧道連接口橫斷面示意圖圖8分支隧道連接口橫斷面示意圖圖9溫度測試熱電偶及水噴淋縱斷面布置示意圖圖10隧道頂部熱電偶及水噴淋布置口示意圖圖11多出入口隧道結(jié)構(gòu)示意圖圖中1、變頻風(fēng)機(jī),2、盲板,3、隧道轉(zhuǎn)動鉸鏈,4、防火玻璃窗,5、拱形主隧道,6、排煙煙道,7、支撐桿,8、底座,9、分支隧道預(yù)留口,10、主隧道連接口,11、千斤頂,12、鋼架結(jié)構(gòu),13、主隧道底,14、滑道,15、小車,16、螺桿,17、變頻水泵,18、水管,19、水噴頭,20、分支隧道連接口,21、熱電偶布設(shè)口,22、水噴淋噴頭布置口,23、分支隧道,24、底板框架,25、底板L、測溫?zé)犭娕驾S向間距,h、隧道高度,W、隧道寬度。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明如圖I所示,為本實(shí)用新型的示意圖。本實(shí)驗(yàn)裝置包括變頻風(fēng)機(jī)I、盲板2、隧道轉(zhuǎn)動鉸鏈3、防火玻璃窗4、拱形主隧道5、排煙煙道6、支撐桿7、底座8、支隧道預(yù)留口 9、主隧道連接口 10、千斤頂11、鋼架結(jié)構(gòu)12。變頻風(fēng)機(jī)I通過盲板2與拱形主隧道5前端相連,排煙煙道6與隧道5末端相連,隧道5可繞著隧道轉(zhuǎn)動鉸鏈3轉(zhuǎn)動,其坡度靠千斤頂11調(diào)節(jié)。變頻風(fēng)機(jī)I可提供的縱向風(fēng)速為O 5m/s。模型隧道由兩段拱形主隧道5組成,中間通過主隧道連接口 10進(jìn)行連接,主隧道連接口 10如圖7所示。拱形主隧道內(nèi)外層鋼板之間,鋪設(shè)有龍骨,選擇高強(qiáng)度及高性能保溫材料作為填充材料,整個(gè)隧道模型實(shí)驗(yàn)臺全長3. 7m,有效段長3m,截面尺寸O. 25m(高)X0. 3m(寬),近似實(shí)際隧道的斷面形狀,拱形主隧道5的水平角可在O 15°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)時(shí)小車15放置在滑道14上移動如圖3所示,在拱形主隧道5兩邊都設(shè)有防火鋼化玻璃4,用于觀察火災(zāi)發(fā)生時(shí)隧道內(nèi)煙氣流動狀態(tài)和煙氣厚度。測溫?zé)犭娕荚O(shè)置在電偶布設(shè)口 21內(nèi),熱電偶和智能式數(shù)字溫度巡檢儀相連,用以采集煙氣溫度。如圖2所示,為主隧道底板13的結(jié)構(gòu),拱形主隧道底板13由底板框架24和底板25組成,底板框架24和底板25活動鏈接,底板框架24與拱形主隧道5底部固定連接,底板框架24上沿主隧道方向固定連接兩條平行的滑道14 ;做實(shí)驗(yàn)時(shí),可打底板25將螺桿16擰在小車15(如圖3)底部螺扣上,通過撥動螺桿16讓小車15在滑道14上滑動,滑到做實(shí)驗(yàn)時(shí)所需位置,點(diǎn)燃燃料后將底板25封閉。 如圖4所示,為坡度調(diào)節(jié)裝置,做隧道火災(zāi)實(shí)驗(yàn)時(shí),將支撐桿7—端通過隧道轉(zhuǎn)動鉸鏈3與拱形主隧道5相連,另一端與底座8相連,而千斤頂11上端螺桿與鋼架結(jié)構(gòu)12下端的螺扣相連,通過調(diào)節(jié)千斤頂11的高度來調(diào)節(jié)拱形主隧道5的坡度,坡度范圍是O 15°,如圖5所示。如圖6所示,為本裝置的水噴淋結(jié)構(gòu)圖,變頻水泵17與水噴頭19通過水管18連接,水被水泵17加壓后將水打到水噴頭19處,水泵所提供的水頭壓力為O O. 1MP,可實(shí)現(xiàn)對不同火源功率進(jìn)行滅火模擬。如圖9、圖10所示,分別為溫度測試熱電偶及水噴淋縱斷面布置示意圖和隧道頂部熱電偶及水噴淋布置口示意圖。本實(shí)施例設(shè)置有6個(gè)溫度測試面,每個(gè)斷面間隔O. 5m,縱向溫度分布的測點(diǎn)沿隧道拱頂下方水平布置,橫向溫度分布的測點(diǎn)則分布在隧道頂部和兩側(cè)。如圖11所示,當(dāng)進(jìn)行多出入口隧道火災(zāi)實(shí)驗(yàn)時(shí),將事先準(zhǔn)備好的分支隧道23通過分支隧道連接口 20與拱形主隧道5側(cè)面的分支隧道預(yù)留口 9相連;當(dāng)進(jìn)行特長隧道火災(zāi)實(shí)驗(yàn)時(shí),可通過主隧道連接口 20將拱形主隧道5加長。實(shí)施例I-模擬坡度對火災(zāi)的煙氣運(yùn)動以及臨界風(fēng)速的影響前期準(zhǔn)備,檢查火災(zāi)模型系統(tǒng)各部件是否運(yùn)行正常。調(diào)節(jié)模型隧道系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定好的火災(zāi)場景,模擬單出口交通隧道火災(zāi)工況。火災(zāi)規(guī)模設(shè)定為小火災(zāi)規(guī)模,做隧道火災(zāi)實(shí)驗(yàn)時(shí),將支撐桿7 —端通過隧道轉(zhuǎn)動鉸鏈3與拱形主隧道5相連,另一端與底座8相連,而千斤頂11上端螺桿與鋼架結(jié)構(gòu)12下端的螺扣相連,通過調(diào)節(jié)千斤頂11的高度來調(diào)節(jié)隧道的坡度。分別調(diào)節(jié)隧道坡度為0°、3°、5°、10°、15°工況。采用變頻風(fēng)機(jī)改變隧道縱向通風(fēng)的風(fēng)速。實(shí)驗(yàn)中將固定火源置于隧道中部。按操作規(guī)范啟動各測試系統(tǒng),啟動計(jì)算機(jī)開始溫度數(shù)據(jù)采集,油盤中加入配好的燃料,擺放到小車內(nèi),待測試系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定開始點(diǎn)火。實(shí)驗(yàn)人員記錄好整個(gè)燃燒過程的各類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?;鹣?,保存所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),將風(fēng)門開至最大,將隧道內(nèi)殘留的煙氣排出,整理實(shí)驗(yàn)場地和實(shí)驗(yàn)設(shè)施,將隧道內(nèi)工礦恢復(fù)到初始狀態(tài),再進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)。按上述分別進(jìn)行幾組實(shí)驗(yàn),將所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較分析隧道坡度對煙氣運(yùn)動以及抑制煙氣回流的隧道臨界風(fēng)速。實(shí)施例2-模擬多出入口對隧道火災(zāi)煙氣運(yùn)動的影響前期實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作完成后,為模擬多出入口隧道火災(zāi)實(shí)驗(yàn)時(shí),將事先準(zhǔn)備好的分支隧道23與主隧道5通過分支隧道連接口 20進(jìn)行法蘭連接。本次實(shí)驗(yàn)?zāi)M不同火源位置的煙氣運(yùn)動,設(shè)定火災(zāi)規(guī)模為小火災(zāi)規(guī)模,隧道坡度為0°,通風(fēng)風(fēng)速為Om/s。第一組火源放置于隧道中間部位,位于兩個(gè)支隧道口中間。第二組火源位于隧道進(jìn)口和第一個(gè)支隧道口之間中間位置。第三組火源位于隧道出口和第二個(gè)支隧道口的中間位置。將所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較分析出入口的設(shè)置對隧道火災(zāi)煙氣運(yùn)動的影響。實(shí)施例3-模擬水噴淋系統(tǒng)對隧道火災(zāi)煙氣擴(kuò)散以及火災(zāi)控制的影響按照案例一所述的做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備,在水噴頭19接入到水噴淋噴頭布置口 22 并調(diào)試好水噴淋裝置。水噴淋系統(tǒng)的出水量由水泵所提供的水頭壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。水泵的水頭壓力為O O. 1MP,可實(shí)現(xiàn)對不同火源功率進(jìn)行滅火模擬。本次實(shí)驗(yàn)?zāi)M水噴淋系統(tǒng)對火災(zāi)煙氣運(yùn)動和火勢控制的影響。隧道采用單出入口隧道,通風(fēng)風(fēng)速為Om/s。水噴淋啟動時(shí)間滯后于火源穩(wěn)定時(shí)間10s,該時(shí)間由實(shí)驗(yàn)觀察確定。共分三組工況,第一組工況,水噴淋系統(tǒng)的噴頭位于火源的正下方;第二組工況,移動小車位置,水噴淋噴頭位于火源下游O. 5m處;第三組水噴淋的噴頭位于火源上游O. 5m處;觀察水噴淋系統(tǒng)啟動后火源的發(fā)展情況以及煙氣擴(kuò)散的變化情況,將所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較分析水噴淋系統(tǒng)的設(shè)置對隧道火災(zāi)煙氣運(yùn)動的影響。
權(quán)利要求1.多功能城市交通隧道火災(zāi)煙氣擴(kuò)散模型裝置,其特征在于包括變頻風(fēng)機(jī)(1),盲板(2),隧道轉(zhuǎn)動鉸鏈(3),防火玻璃窗(4),拱形主隧道(5),排煙煙道(6),支撐桿(7),底座(8),分支隧道預(yù)留口(9),主隧道連接口(10),千斤頂(11),鋼架結(jié)構(gòu)(12),拱形主隧道底板(13),滑道(14),小車(15),螺桿(16),變頻水泵(17),水管(18),水噴頭(19),分支隧道連接口(20),電偶布設(shè)口(21),噴淋系統(tǒng)噴頭布設(shè)口(22),分支隧道(23),底板框架(24),底板(25);拱形主隧道(5)至少有兩段,變頻風(fēng)機(jī)(I)通過盲板(2)與第一段拱形主隧道(5)的前端相連,排煙煙道(6)與最后一段拱形主隧道(5)的后端相連,各個(gè)拱形主隧道(5)之間通過主隧道連接口(10)連接;第一段拱形主隧道(5)通過隧道轉(zhuǎn)動鉸鏈(3)固定在支撐桿(7)的上端,支撐桿(7)下端固定在底座(8)上;最后一段拱形主隧道(5)通過鋼架結(jié)構(gòu)(12)連接于千斤頂(11)的頂部;拱形主隧道(5)頂部設(shè)有熱電偶布置口(21)和水噴淋噴頭布置口(22);水噴頭(19)置于水噴淋噴頭布置口(22)中,水噴頭(19)通過水管(18)與變頻水泵(17)相連;拱形主隧道(5)兩側(cè)設(shè)有防火玻璃窗(4);拱形主隧道底板 (13)由底板框架(24)和底板(25)組成,底板框架(24)和底板(25)活動鏈接,底板框架(24)與拱形主隧道(5)底部固定連接,底板框架(24)上沿主隧道方向固定連接兩條平行的滑道(14);小車(15)設(shè)有燃燒床和油盤;螺桿(16)安裝于小車(15)的底部;分支隧道預(yù)留口(9)位于拱形主隧道(5)的側(cè)面,分支隧道(23)通過分支隧道連接口(20)與拱形主隧道(5)側(cè)面的分支隧道預(yù)留口(9)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能城市交通隧道火災(zāi)煙氣擴(kuò)散模型裝置,其特征在于設(shè)置了能夠提供隧道內(nèi)縱向風(fēng)速范圍在O 5m/s的變頻風(fēng)機(jī)(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能城市交通隧道火災(zāi)煙氣擴(kuò)散模型裝置,其特征在于所述的拱形主隧道(5)每個(gè)側(cè)面各設(shè)有η個(gè)防火玻璃窗(4),η至少為3。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能城市交通隧道火災(zāi)煙氣擴(kuò)散模型裝置,其特征在于設(shè)置了能夠?yàn)樗淼捞峁㎡ 15。坡度的千斤頂。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能城市交通隧道火災(zāi)煙氣擴(kuò)散模型裝置,其特征在于設(shè)置了可提供O O. IMP壓力的變頻水泵(17)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能城市交通隧道火災(zāi)煙氣擴(kuò)散模型裝置,其特征還在于所述的分支隧道(23)個(gè)數(shù)為k, k至少為2。
專利摘要多功能城市交通隧道火災(zāi)煙氣擴(kuò)散模型裝置,主要包括變頻風(fēng)機(jī),盲板,防火玻璃窗,隧道轉(zhuǎn)動鉸鏈,拱形主隧道,排煙煙道,支撐桿,底座,千斤頂,鋼架結(jié)構(gòu),變頻水泵,熱電偶布置口,水噴淋噴頭布置口,分支隧道;拱形主隧道至少有兩段,變頻風(fēng)機(jī)通過盲板與第一段拱形主隧道的前端相連,排煙煙道與最后一段拱形主隧道的后端相連,第一段拱形主隧道通過隧道轉(zhuǎn)動鉸鏈固定在支撐桿的上端,支撐桿下端固定在底座上;最后一段拱形主隧道通過鋼架結(jié)構(gòu)連接于千斤頂?shù)捻敳浚还靶沃魉淼理敳吭O(shè)有熱電偶布置口和水噴淋噴頭布置口;分支隧道通過分支隧道連接口與拱形主隧道側(cè)面的分支隧道預(yù)留口相連。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對多出入口及特長隧道火災(zāi)的模擬。
文檔編號E21F1/02GK202381112SQ20112037944
公開日2012年8月15日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者劉曉陽, 孫曉龍, 李俊梅, 李炎鋒, 林欣欣, 趙明星 申請人:北京工業(yè)大學(xué)