2022年12月1日上午,中国矿业大学完成了“土木工程大型地震与火灾耦合试验平台”子系统3--大型量热与烟气净化系统的验收工作。该系统具备0~10MW热释放测试能力,具有自主知识产权。燃烧热释放量测试理论基于纯燃烧卡路里与燃烧的氧气量关系,能够自动测量与计算材料的热释放速率(HRR)、烟增长指数(SPR)、氧消耗量及二氧化碳生成量。整套系统包括:烟道系统、烟气采集与净化系统、烟密度与气体测试系统和数据采集与控制系统。
据悉,力学与土木工程学院自2018年起,正式启动“土木工程大型地震与火灾耦合试验平台”建设,拟自主设计、建设一套大型“强震-真实火灾”耦合实验系统。2020年,以“强震-真实火灾”耦合实验系统为核心,获批立项,成为全校唯一一项“上水平”建设项目。该项目建成将为多种灾害作用下的结构行为特征和多灾害耦合作用机理研究提供必要条件。
仪器设备整体照片
1 主要技术指标
1、火源量热测量范围:0~10MW;
2、烟罩尺寸4米×6米
3、进口英国仕富梅分析仪,量程0-100%之间线性响应
3.1 氧测量范围0-25%,线性偏差<0.05%,响应时间不超过7s,分析仪再现性小于0.01%;
3.2 CO2测量范围0-10%,线性偏差<1%fs,响应时间不超过7s,分析仪再现性小于2%;
3.3 CO测量范围0-1%,线性偏差<1%fs,响应时间不超过8s,分析仪再现性小于2%;
4、烟密度测试采用0.5W氦氖激光器;
5、风速控制采用台达变频器及微压差变送器,测量范围0~2000pa;
6、三级烟尘过滤系统过滤精度达0.2um;
7、吸气泵,流量:33L/min,真空度: 700 ㎜Hg,压力: 2.5 bar;
8、除尘流量140000~200000m3/h;过滤面积至少2000m2;净化率99.5%,气体排放满足环保标准。
2 设备特色
1、双测试管道平行式设计及集烟罩升降可控,满足不同热释放水平的测试精度要求;
2、量热装置可沿轨道移动,实现振动台&反力墙“双工位”测试功能;
3、集烟罩升降&防火卷帘升降&烟道闭合 均采用电机驱动设计,简化操作。
3 项目构成
“土木工程大型地震与火灾耦合试验平台”包含4个子系统:
子系统1(已完成验收):地震模拟振动台系统。最大地震加速度可达到2.0G,满足绝大多数工程结构地震测试需求。
子系统2:大型火灾耦合试验系统。此为国内首创整体结构火灾试验系统,国内首套可控热释放率的大型真实火灾燃烧系统(0—10MW);并且还是国内首套带有火灾主动降温功能的模拟试验系统。
子系统3(已完成验收):大型量热与烟气净化系统。此为国内首套可实现多高度、多工位、多量程测试的大型量热系统。
子系统4(已完成验收):高温耦合环境多维加载系统,这是国内首套火灾高温环境下使用的多维加载装置。
接下来,学校将完成子系统2的验收工作,最终形成完整的“强震—真实火灾”耦合试验系统,实现大尺度工程设施强震与真实火灾的灾害耦合研究。