2 实验规划
2.1 木垛参数介绍
木垛是由松树材料的长方体木条堆积而成,木条分为长短两种尺寸,分别为长木条35×35×1000mm(宽×高×长),短木条35×35×500mm(宽×高×长)。为了减小实验的误差,在实验进行之前我们需要先对木条进行处理。将木条放置在储藏室内一个多月,以使得各支木条的物理特征基本一致。储藏室的条件如下,温度为23 2℃,湿度为50 5%。木材的湿度通过湿度仪来测量(Model G-40 from Delmhorst Instrument Co.),另外还需要称量木柴的重量,根据木材的尺寸计算出木垛的体积以及总的表面积,我们可以通过重量和体积在计算木垛的密度,而木柴的总的表面积在后面的实验分析过程中也将会用到。
木垛需要摆放成如图2.1所示的立方体结构。
图2.1 木垛结构示图
本课题一共有做了21次试验,其中前9次是在室外的集烟罩下进行的,共分为4个功率,分别为0.25MW,0.5MW,1.0MW,1.5MW,实验代号为Test1~Test9,木垛的相关物理参数如表2.1所示。
木垛的总的表面积也是一个重要参数,可以通过如下方程(2-1)进行计算:
(2-1)
表2.1 室外实验木垛的相关物理参数
实验代号 Test1 Test2 Test3 Test4 Test5 Test6 Test7 Test8 Test9
木垛功率(mW) 0.25 0.25 0.25 0.5 0.5 0.5 1.0 1.0 1.5
湿度(%) 13.33 13.03 12.93 12.76 13.50 13.45 13.42 12.66 12.9
密度(kg/m3) 526.2 519.5 507. 514.8 551.5 528.9 538.8 524.4 517.6
重量 (kg) 15.5 15.3 14.9 30.9 32.4 31.1 63.4 61.7 91.3
层数(短木条) 6 6 6 12 12 12 6 6 12
层数(长木条) 0 0 0 0 0 0 6 6 12
每层短木条数 8 8 8 8 8 8 16 16 8
每层长木条数 0 0 0 0 0 0 8 8 8
木垛高度 (mm) 210 210 210 420 420 420 420 420 420
总的表面积 (m2) 2.64 2.64 2.64 5.23 5.23 5.23 10.34 10.34 15.45
木垛放置于一个称量平台上,在集烟罩下方正中间的位置,距离称量平台70mm。木垛下方放置了油盘,油盘尺寸为290×190×50mm(长×宽×高),油盘内盛放了0.5L的甲醇,用作点燃木垛的燃料,油盘是通过外界明火进行点燃。其中0.25MW和0.5MW的木垛使用两个油盘,1MW的木垛用4个,1.5MW的木垛使用6个油盘。我们通过对热释放速率HRR,周围热通量等绘图,来对木垛火火源功率进行标定。
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