本實用新型屬于火災(zāi)安全技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可用于模擬氣體火源的多孔燃燒器，尤其涉及一種可模擬不同尺寸、形狀氣體火源的多孔燃燒器組合模塊。

背景技術(shù)：

目前，公知的燃燒器是工業(yè)鍋爐用和民用燃?xì)庠罹叩闹匾M成部分，為了燃料燃燒完全，主要采用同時向燃燒器供應(yīng)燃?xì)夂涂諝獾念A(yù)混燃燒方式，且一般的燃油燃燒器噴口因燃油氣化不完全容易發(fā)生結(jié)焦和堵塞。而在火災(zāi)安全技術(shù)研究領(lǐng)域，可燃液體、可燃固體和可燃?xì)怏w是三類典型的用于模擬火源的燃料。通常我們將以可燃?xì)怏w為燃料的模擬火源稱為多孔氣體燃燒器，可燃?xì)怏w穿過燃燒器表面所鉆的細(xì)孔與外界空氣接觸形成擴散燃燒方式。由于液體和固體燃料的燃燒同時受空氣卷吸速率和來自火焰及周圍環(huán)境的熱反饋的影響，很難從物理機理上推導(dǎo)和揭示燃燒速率和火焰高度等火災(zāi)關(guān)鍵參數(shù)的變化規(guī)律。而輻射熱反饋對氣體火源的燃燒影響較小，火焰高度只與氣體流量和燃燒器表面尺寸和形狀有關(guān)。因此多孔氣體燃燒器的使用提供了一種建立火源穩(wěn)定燃燒理論模型的有效方式，并在此理論模型基礎(chǔ)上可以進一步分析輻射的影響。

前人研究中，多孔氣體燃燒器表面形狀多為不同長寬比的矩形，通過設(shè)置不同的火源功率來分析穩(wěn)定火焰的燃燒特性。Gao等人定量研究了邊長為15cm的方形多孔氣體燃燒器在火源功率為15.94-106.28kW時在開放空間和模型隧道內(nèi)產(chǎn)生的火焰高度。Kamikawa等人用邊長為15cm的方形多孔氣體燃燒器為火源定量研究了單個火源功率在0.5-2.0kW時的多火源方形陣列(2×2-5×5)的火焰高度。Sugawa和Takahash研究了兩個線性火源在不同間距下的火焰高度，所用多孔氣體燃燒器長寬比分別為20:1和40:1。Hu等人在模型隧道內(nèi)定量研究了邊長為30cm的方形多孔氣體燃燒器在火源功率為20-120kW時的頂棚下方溫度分布；所用燃燒器由2mm厚的鋼板焊接，燃燒器表面共鉆有361個直徑為3mm的小孔，孔間距為15mm，燃燒器內(nèi)壁最近的鉆孔到內(nèi)壁的距離為7.5mm。上述研究都沒有全面涉及多孔氣體燃燒器的立體空間構(gòu)造?，F(xiàn)有的用于模擬火源的燃燒器均由單個燃燒器構(gòu)成，為了模擬不同火源表面尺寸和形狀的燃燒，改變一種火源尺寸就需要設(shè)計一個新的燃燒器，從經(jīng)濟性和實用性角度考慮均欠理想。同時，對于長寬比較大的線性燃燒器，燃燒器中間部分氣流較大，而縱向末端部分通常沒有氣流，導(dǎo)致火焰均勻性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的主要目的在于提供一種可模擬不同尺寸、形狀氣體火源的多孔燃燒器組合模塊，以保證燃燒器表面產(chǎn)生的火焰穩(wěn)定均勻，同時通過燃燒器單體的不同擺放和組合方式實現(xiàn)不同大小和長寬比的燃燒器表面尺寸和形狀。

本實用新型采用的技術(shù)方案為：

一種可模擬不同尺寸、形狀氣體火源的多孔燃燒器組合模塊，包括若干個燃燒器單體，每個燃燒器單體完全相同。

所述燃燒器單體包括燃燒器表面噴口、中部整流空腔、進氣口、可伸縮底座支架。

所述燃燒器表面噴口，由不銹鋼金屬材料制成，整體形狀為邊長15cm的正方形，正方形的內(nèi)部鉆有細(xì)小的圓形通孔，通孔中心的橫向和縱向間距相同。

所述中部整流空腔，包括豎向四棱柱空腔和錐形體空腔；豎向四棱柱空腔與燃燒器表面噴口相連接；錐形體空腔與豎向四棱柱空腔無縫焊接。

所述進氣口為圓柱體空腔，上表面與錐形體空腔無縫焊接。在錐形體空腔和圓柱體空腔連接處的中間區(qū)域焊接鋼絲網(wǎng)墊，用于支撐多孔介質(zhì)材料，便于氣體流入中部整流空腔。

所述可伸縮底座支架，由4個圓管腳桿組成，材料為不銹鋼，焊接在錐形體空腔側(cè)面，腳桿可調(diào)節(jié)高度。

所述氣體燃料，采用丙烷，避免噴口結(jié)焦和堵塞。

所述的一種可模擬不同尺寸、形狀氣體火源的多孔燃燒器組合模塊，該組合模塊的燃燒器單體表面噴口正方形內(nèi)部共鉆有225個直徑為4mm的圓形通孔，相鄰?fù)字行牡臋M向和縱向間距均為10mm，離正方形側(cè)邊最近的鉆孔中心到外側(cè)壁面的距離為5mm。

所述的一種可模擬不同尺寸、形狀氣體火源的多孔燃燒器組合模塊，該組合模塊的燃燒器單體的豎向四棱柱空腔頂部內(nèi)壁對稱兩側(cè)焊接小支撐架，用于支撐燃燒器表面噴口，且便于安裝和卸下燃燒器表面噴口。

所述的一種可模擬不同尺寸、形狀氣體火源的多孔燃燒器組合模塊，該組合模塊的燃燒器單體中部整流空腔用于填充的多孔介質(zhì)材料可以為砂子、鋼珠、陶瓷顆粒等。

所述的一種可模擬不同尺寸、形狀氣體火源的多孔燃燒器組合模塊，該組合模塊的燃燒器單體可伸縮底座支架的每個腳桿上部細(xì)，下部粗，二者通過螺紋無縫相連并由卡套固定，通過旋轉(zhuǎn)螺紋可調(diào)節(jié)支架的高度。

所述的一種可模擬不同尺寸、形狀氣體火源的多孔燃燒器組合模塊，以共16個燃燒器單體為實施例，每個燃燒器單體完全相同，當(dāng)固定組合燃燒器的短邊長為15cm，即1個燃燒器的邊長，通過并排不同的燃燒器單體個數(shù)，可以實現(xiàn)組合燃燒器的長寬比在1:1到16:1之間變化，共有16種組合方式；當(dāng)固定組合燃燒器的短邊長為30cm，即2個燃燒器邊長之和，通過并排不同的燃燒器單體個數(shù)，可以實現(xiàn)組合燃燒器的長寬比在2:2到8:2之間變化，共有7種組合方式；當(dāng)固定組合燃燒器的短邊長為45cm，即3個燃燒器邊長之和，通過并排不同的燃燒器單體個數(shù)，可以實現(xiàn)組合燃燒器的長寬比在3:3到5:2之間變化，共有3種組合方式；當(dāng)固定組合燃燒器的短邊長為60cm，即4個燃燒器邊長之和，通過并排不同的燃燒器單體個數(shù)，可以實現(xiàn)組合燃燒器的長寬比為4:4，共1種組合方式；即以共16個燃燒器單體為實施例，通過擺放和組合可以實現(xiàn)27種不同表面尺寸和形狀的燃燒器組合模塊。

所述的一種可模擬不同尺寸、形狀氣體火源的多孔燃燒器組合模塊，為了說明目的，以共16個燃燒器單體為實施例來詳細(xì)闡述燃燒器組合模塊，發(fā)明不應(yīng)限制于各個實施例，因此，根據(jù)本燃燒器單體進行任何尺寸或個數(shù)變換所做的任意長寬比的燃燒器組合模塊，均屬于本發(fā)明保護的范圍。

本實用新型的優(yōu)點和積極效果為：

(1)本實用新型中燃燒器單體表面形狀均為正方形，邊長15cm保證了燃燒器表面出口氣流的均勻性。

(2)燃燒器表面的多孔板材使用不銹鋼的金屬材料，而其他部分采用一般的耐高溫金屬材料，即保證了使用過程中不因金屬腐蝕堵塞出氣孔、不因高溫產(chǎn)生變形，又減輕了燃燒器的重量。

(3)豎向四棱柱空腔頂部內(nèi)壁對稱兩側(cè)焊接的小支撐架，保證了四棱柱空腔與燃燒器表面的無縫連接，可安裝和卸下的燃燒器表面噴口，便于往空腔內(nèi)填充多孔介質(zhì)材料。

(4)本實用新型的可伸縮底座支架，以不銹鋼為材料，穩(wěn)固性高，承重能力強，在保證燃燒器表面水平的同時，還可以靈活改變?nèi)紵鞯母叨取?/p>

(5)本實用新型所用燃料為純丙烷氣體，不易在燃燒器噴口發(fā)生結(jié)焦和堵塞。

(6)本實用新型采用砂子、鋼珠、陶瓷顆粒等作為多孔介質(zhì)材料，實現(xiàn)了燃燒器噴口氣流均勻，整流效果好。

(7)采用多個方形燃燒器拼接成長寬比大的線性燃燒器，彌補了單個線性燃燒器兩端無氣流的缺陷。

(8)在制作成本方面，以共16個燃燒器單體為實施例，通過擺放和組合可以實現(xiàn)27種不同表面尺寸和形狀的燃燒器組合模塊，在滿足實驗需求的同時大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。

(9)在實現(xiàn)功能方面，本實用新型的燃燒器單體不同擺放和組合方式不僅可用于模擬單個大面積火源的燃燒，還可通過改變?nèi)紵鲉误w的間距模擬多個火源同時燃燒的情況。

附圖說明

圖1為本實用新型所述一種可模擬不同尺寸、形狀氣體火源的多孔燃燒器組合模塊的燃燒器單體結(jié)構(gòu)立體圖；

圖2為圖1中燃燒器表面噴口的俯視圖；

圖3為本實用新型所述一種可模擬不同尺寸、形狀氣體火源的多孔燃燒器組合模塊的固定組合燃燒器短邊長度為1個燃燒器單體邊長的俯視圖；

圖4為本實用新型所述一種可模擬不同尺寸、形狀氣體火源的多孔燃燒器組合模塊的固定組合燃燒器短邊長度為2個燃燒器單體邊長之和的俯視圖；

圖5為本實用新型所述一種可模擬不同尺寸、形狀氣體火源的多孔燃燒器組合模塊的固定組合燃燒器短邊長度為3個燃燒器單體邊長之和的俯視圖；

圖6為本實用新型所述一種可模擬不同尺寸、形狀氣體火源的多孔燃燒器組合模塊的固定組合燃燒器短邊長度為4個燃燒器單體邊長之和的俯視圖；

圖中標(biāo)號：1-燃燒器表面噴口；2-燃燒器表面支撐架；3-豎向四棱柱空腔；4-錐形體空腔；5-進氣口；6-鋼絲網(wǎng)墊；7-可伸縮底座支架；8-鉆孔；9-燃燒器單體。

具體實施方式

結(jié)合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步地說明。

一種可模擬不同尺寸、形狀氣體火源的多孔燃燒器組合模塊，以共16個燃燒器單體為實施例，每個燃燒器單體完全相同。

參見圖1，燃燒器單體包括燃燒器表面噴口1、燃燒器表面支撐架2、豎向四棱柱空腔3、錐形體空腔4、進氣口5、鋼絲網(wǎng)墊6和可伸縮底座支架7。燃燒器表面噴口1由2mm厚的不銹鋼金屬材料制成，整體形狀為正方形，通過燃燒器表面支撐架2與豎向四棱柱空腔3無縫連接；豎向四棱柱空腔3和錐形體空腔4無縫焊接，均由2mm厚的一般耐高溫金屬材料制成，高度均為6cm，通過填充多孔介質(zhì)材料來整流，其中，一般耐高溫金屬材料如鐵、不銹鋼等；進氣口5為圓柱體空腔，高度為5cm，直徑為3cm，上表面與錐形體空腔4無縫焊接；鋼絲網(wǎng)墊6焊接在錐形體空腔4和進氣口5的連接處；可伸縮底座支架7由4個圓管腳桿組成，材料為不銹鋼，焊接在錐形體空腔側(cè)面，每個腳桿上部細(xì)，下部粗，二者通過螺紋無縫相連并由卡套固定，通過旋轉(zhuǎn)螺紋可調(diào)節(jié)支架的高度。氣體燃料采用純度不小于95％的丙烷，避免噴口結(jié)焦和堵塞。

參見圖2，燃燒器表面噴口1整體形狀為邊長15cm的正方形，正方形內(nèi)部共鉆有225個直徑為4mm的圓形通孔，通孔中心的橫向和縱向間距均為10mm，離正方形側(cè)邊最近的鉆孔中心到外側(cè)壁面的距離為5mm。為保證噴出氣體為浮力驅(qū)動的湍流擴散燃燒，燃燒器單體的出口氣體流量控制在0.9-4.2m³/h，對應(yīng)的火源功率為24-111kW，對于實施例中最多可組合的16個燃燒器單體，最大火源功率可達1776kW，因此在本發(fā)明中，可以實現(xiàn)火源功率在24-1776kW之間變化，足以滿足火災(zāi)研究的需求。

參見圖3，以共16個燃燒器單體為實施例，當(dāng)固定組合燃燒器的短邊長為15cm，即1個燃燒器的邊長，通過并排不同的燃燒器單體個數(shù)，可以實現(xiàn)組合燃燒器的長寬比在1:1到16:1之間變化，共有16種組合方式。

參見圖4，以共16個燃燒器單體為實施例，當(dāng)固定組合燃燒器的短邊長為30cm，即2個燃燒器邊長之和，通過并排不同的燃燒器單體個數(shù)，可以實現(xiàn)組合燃燒器的長寬比在2:2到8:2之間變化，共有7種組合方式。

參見圖5，以共16個燃燒器單體為實施例，當(dāng)固定組合燃燒器的短邊長為45cm，即3個燃燒器邊長之和，通過并排不同的燃燒器單體個數(shù)，可以實現(xiàn)組合燃燒器的長寬比在3:3到5:2之間變化，共有3種組合方式。

參見圖6，以共16個燃燒器單體為實施例，當(dāng)固定組合燃燒器的短邊長為60cm，即4個燃燒器邊長之和，通過并排不同的燃燒器單體個數(shù)，可以實現(xiàn)組合燃燒器的長寬比為4:4，共1種組合方式。

因此，以共16個燃燒器單體為實施例，通過擺放和組合可以實現(xiàn)27種不同表面尺寸和形狀的燃燒器組合模塊。

本實用新型未詳細(xì)闡述的部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。

盡管上面對本實用新型說明性的具體實施方式進行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本實用新型，但應(yīng)該清楚，本實用新型不限于具體實施方式的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本實用新型的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本實用新型構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。