一種用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置，包括泡沫發生器、集液箱、熱輻射器、試管、電子天平I、電子天平II和燒杯以及支撐架；其中整個裝置支撐于支撐架上，支撐架上放置有電子天平I用于測量整個裝置的重量；泡沫發生器通過供泡導管與集液箱相連；熱輻射器設置在集液箱的正上方；集液箱一側連接有熱電偶樹，熱電偶樹連接有溫度記錄表；集液箱錐形底部一側連接有熱輻射計；集液箱錐形底部中間連接有帶刻度的試管，試管底部通過導液管連接至燒杯中；燒杯置于電子天平II上。本發明專利技術能夠確定不同泡沫溶液類型、不同泡沫厚度、不同輻射強度下泡沫的下降高度、蒸發速率和排水率，其結構簡單、容易控制、操作方便。

【技術實現步驟摘要】
一種用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置及方法
本專利技術涉及泡沫滅火劑特性測量
，具體涉及到一種用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置及方法。
技術介紹
目前，在消防安全領域，泡沫已經成為了控制和消滅火災的主要應用手段之一。消防泡沫具有發泡能力高、用量少、覆蓋效果好、控火時間長、便于儲存及運輸以及安全環保等優點，已經廣泛應用于各種烴類池火災和建筑消防上。但是，在實際的使用及安全測試中發現，不同發泡倍數的泡沫受自身排水特性及火焰熱輻射的影響，泡沫的高度會迅速下降，大量溶液從泡沫層底部析出，導致泡沫的穩定性會大大降低，同時減弱了泡沫對火焰的控制能力。其主要從兩個角度評價泡沫性能：一個是發泡倍數；另一個是穩定性。發泡倍數由發泡溶液與水的體積之比來確定，根據泡沫滅火劑溶液的發泡倍數的大小，將泡沫滅火劑分為低倍數、中倍數和高倍數三種。低發泡倍數為1-20倍，中倍數泡沫為20-200，高倍數泡沫為200-1000倍以上。不同倍數的泡沫滅火劑的泡沫性能、含水量、濃縮液性質、表面張力的值均有很大的差別。現有的測量裝置對在常溫常壓及高壓下的泡沫性能進行了測試，但是缺乏有效技術手段來評價在熱輻射條件下的泡沫滅火劑性能，缺少直接手段測定泡沫的蒸發速率和排水速率進而對泡沫在火災中的穩定性進行評價。與本專利技術相似的專利技術201710920246.4中，展示了一種測試滅火泡沫發泡效果及在油面上穩定性的測試裝置，可以測量恒溫下泡沫溶液的析液速度和析液量，但是并不能對熱輻射條件下的泡沫蒸發率和高度變化進行直接測量，缺乏泡沫在受熱條件下穩定性的評價。與本專利技術相似的專利技術201110168450.8中，展示了一種高溫高壓條件下測定表面活性劑發泡性能的裝置以及方法，展示了一種由高壓恒速恒壓泵、活塞容器以及反應器構成的恒溫箱，將表面活性劑和發泡氣體泵入反應器內，通過觀察視窗的高度標尺直接測定泡沫半衰期和泡沫高度，實驗裝置復雜，操作要求高，未能對泡沫的蒸發速率進行直接測量。
技術實現思路
本專利技術的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置及方法，其基于熱輻射條件下用于測量泡沫滅火劑的蒸發速率，利用該裝置能夠確定不同泡沫溶液類型、不同泡沫厚度、不同輻射強度下泡沫的下降高度、蒸發速率和排水率，其結構簡單、容易控制、操作方便。為實現上述目的，本專利技術采用下述技術方案：一種用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置，包括泡沫發生器、集液箱、熱輻射器、試管、電子天平I、電子天平II和燒杯以及支撐架；其中整個裝置支撐于支撐架上，所述支撐架上放置有電子天平I用于測量整個裝置的重量；所述泡沫發生器通過供泡導管與集液箱相連，并且泡沫發生器將生成的穩定泡沫通過供泡導管送入集液箱中；所述熱輻射器設置在集液箱的正上方，其通過電壓調節輻射強度作用于集液箱；所述集液箱一側連接有熱電偶樹，所述熱電偶樹連接有溫度記錄表，溫度記錄表用于記錄熱電偶樹的溫度數據；所述集液箱錐形底部一側連接有熱輻射計，用于實時測量集液箱可接收的熱輻射值；所述集液箱錐形底部中間連接有帶刻度的試管，所述試管底部通過導液管連接至燒杯中；所述燒杯置于電子天平II上。優選地，所述導液管上設置有控制閥，用于控制試管至燒杯之間的泡沫液體流動。優選地，所述熱輻射器為板式加熱器，可以產生0～50kW/m2的輻射強度，其與電源控制系統相連，通過改變施加給板式加熱器的電流進而達到控制其對集液箱的輻射熱強度，而裝于集液箱錐形底部一側連的熱輻射計，用于實時測量集液箱可接收的熱輻射值。優選地，所述熱輻射計通過兩導管與恒溫水浴箱連接，用于給熱輻射計物理降溫，以防止熱輻射計溫度過高。優選地，所述熱電偶樹由多個熱電偶組成。優選地，所述集液箱內部位于集液箱錐形底部上方設置有G3玻璃砂芯及濾紙，用于將泡沫析出的液體進行過濾，之后液體由錐形傾斜底面進入帶刻度的試管中。優選地，所述集液箱的底部為5-10°的傾斜圓錐面。優選地，所述集液箱的上部配備有鋼板蓋，其可根據實驗需要拆裝于集液箱的上部。優選地，所述集液箱選用鋼化玻璃材質制成。優選地，還包括計算機控制系統，所述泡沫發生器、熱輻射器、熱輻射計、熱電偶樹、溫度記錄表、電子天平I和電子天平II均與計算機控制系統相連。基于上述用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置的方法，包括以下操作步驟：①將上述裝置依次連接組裝完成后，關閉控制閥，打開泡沫發生器，將發好的泡沫通過供泡導管輸送至集液箱內指定的高度，并通過電子天平I記錄此時的泡沫質量為m0，同時打開恒溫水浴箱對熱輻射計進行物理降溫；②調節熱輻射器的電源至指定的大小，記錄此時熱輻射計的值為q0；調整熱電偶樹的位置，將熱電偶樹中最上面一個熱電偶即第一熱電偶調至與泡沫表面相同水平高度h1處，熱電偶樹中其余熱電偶按固定距離依次向下排列；④在穩定熱輻射強度的作用下，集液箱中泡沫的液位開始下降，當泡沫從熱電偶樹中最上面一個熱電偶即第一熱電偶對應的高度h1下降到熱電偶樹中接下來一個熱電偶即第二熱電偶對應的高度h2時(此時第一熱電偶和第二熱電偶均暴露在泡沫以外均受到熱輻射器的熱輻射作用故溫度接近相同，在此測量集液箱內溫度的變化時，通過溫度變化確定泡沫下降的高度位置，主要是因為由泡沫覆蓋的內部溫度相對低，當泡沫層下降時，熱電偶樹中的熱電偶依次直接暴露在熱輻射條件下，其溫度升高，便于測量記錄，其相對于傳統刻度尺目測的方法，減少了人為誤差)，記錄并計算泡沫的高度從h1下降到h2的變化量為Δh，并記錄此時下降的時間t1，故下降速度表示為之后依次記錄泡沫下降到熱電偶樹中第i熱電偶Ti的高度hi和時間ti，直至泡沫高度不再變化或溶液排干，其中i為熱電偶個數；；⑤計算泡沫的平均下降速率表示為：即泡沫在輻射強度為q0時的平均高度變化速率為⑥在此過程中，泡沫析出的液體通過G3玻璃砂芯和濾紙，由錐形傾斜底面進入帶刻度的試管中，記錄液體在t1時間內到達帶刻度的試管中的體積為v1和電子天平I的質量為m1-1；打開控制閥，將析出的液體排入燒杯中，記錄此時電子天平II的質量為m2-1；重復此歩操作依次記錄在時間ti內的蒸發質量損失m1-i和排水質量損失m2-i，其中i為熱電偶個數；⑦計算泡沫在熱輻射條件下的蒸發質量損失表示為m′＝m0-m1-i，其中m0是泡沫初始施加的質量，m1-i為電子天平I記錄的第i次打開控制閥前泡沫的質量變化，泡沫在t1時刻的質量蒸發速率為m2-1為打開控制閥后電子天平II記錄的泡沫質量變化，此時不同時刻ti的泡沫的排水速率為⑧接下來從集液箱中取出G3玻璃砂芯和濾紙清洗并更換濾紙，關閉控制閥，重新生成泡沫溶液裝入集液箱中后移出供泡導管，然后將集液箱上部用鋼板蓋密封，阻止空氣對流和輻射對集液箱中泡沫產生外界干擾；在時間t1內觀察泡沫自由排水至試管內的體積，然后再打開控制閥將液體排入燒杯中，記錄此時燒杯中液體的質量m3-1；重復此歩操作，記錄在時間ti內電子天平II上泡沫自身的排水質量m3-i；修正后在熱輻射條件下不同時刻ti的泡沫蒸發率為本專利技術的有益效果是：整套裝置結構簡單，操作性強，測量結果再現性較好，可用于不同條件、不同類型泡沫溶液性能的評價測試中；熱輻射器通過改變電流達到不同等級的輻射強度，將輸出的熱輻射進行量化，產生均勻的輻射梯度，輻射值范圍廣，可人本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置，其特征在于，包括泡沫發生器、集液箱、熱輻射器、試管、電子天平I、電子天平II和燒杯以及支撐架；其中整個裝置支撐于支撐架上，所述支撐架上放置有電子天平I用于測量整個裝置的重量；所述泡沫發生器通過供泡導管與集液箱相連；所述熱輻射器設置在集液箱的正上方；所述集液箱一側連接有熱電偶樹，所述熱電偶樹連接有溫度記錄表；所述集液箱錐形底部一側連接有熱輻射計；所述集液箱錐形底部中間連接有帶刻度的試管，所述試管底部通過導液管連接至燒杯中；所述燒杯置于電子天平II上。

【技術特征摘要】
1.一種用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置，其特征在于，包括泡沫發生器、集液箱、熱輻射器、試管、電子天平I、電子天平II和燒杯以及支撐架；其中整個裝置支撐于支撐架上，所述支撐架上放置有電子天平I用于測量整個裝置的重量；所述泡沫發生器通過供泡導管與集液箱相連；所述熱輻射器設置在集液箱的正上方；所述集液箱一側連接有熱電偶樹，所述熱電偶樹連接有溫度記錄表；所述集液箱錐形底部一側連接有熱輻射計；所述集液箱錐形底部中間連接有帶刻度的試管，所述試管底部通過導液管連接至燒杯中；所述燒杯置于電子天平II上。2.根據權利要求1所述的用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置，其特征在于，所述導液管上設置有控制閥。3.根據權利要求1所述的用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置，其特征在于，所述熱輻射器為板式加熱器。4.根據權利要求1所述的用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置，其特征在于，所述熱輻射計通過兩導管與恒溫水浴箱連接。5.根據權利要求1所述的用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置，其特征在于，所述熱電偶樹由多個熱電偶組成。6.根據權利要求1所述的用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置，其特征在于，所述集液箱內部位于集液箱錐形底部上方設置有G3玻璃砂芯及濾紙。7.根據權利要求1所述的用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置，其特征在于，所述集液箱的底部為5-10°的傾斜圓錐面。8.根據權利要求1所述的用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置，其特征在于，所述集液箱的上部配備有鋼板蓋。9.根據權利要求1所述的用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置，其特征在于，所述集液箱選用鋼化玻璃材質制成。10.一種用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置的方法，其特征在于，包括以下操作步驟：①將權利要求1-9任一項所述用于測量泡沫滅火劑蒸發速率的裝置依次連接組裝完成后，關閉控制閥，打開泡沫發生器，將發好的泡沫通過供泡導管輸送至集液箱內指定的高度，并通過電子天平I記錄此時的泡沫質量為m0，同時打開恒溫水浴箱對熱輻射計進行物理降溫；②調節熱輻射器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李玉星，張亦翔，朱建魯，秦雅琪，韓輝，劉翠偉，
申請(專利權)人：中國石油大學華東，
類型：發明
國別省市：山東,37