發(fā)布時(shí)間：2018-02-03 03:38

  本文關(guān)鍵詞： 硬質(zhì)聚氨酯泡沫 聚苯乙烯泡沫 火蔓延 試樣寬度 外加輻射強(qiáng)度 試樣傾斜角度　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：西藏高原地區(qū)地域遼闊,歷史文物古建筑眾多,但由于其經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)比較落后,因此火災(zāi)發(fā)生后的救援行動(dòng)開展難度較大,造成火災(zāi)傷亡率較高,許多發(fā)生在民用建筑內(nèi)的火災(zāi)事故往往也會(huì)造成較大的危害和損失,又加之西藏高原火災(zāi)往往容易在寺廟、宮殿等人員密集的文物古建筑內(nèi)發(fā)生,其造成的損失更是非常巨大的。因此西藏高原地區(qū)的火災(zāi)安全問(wèn)題和火災(zāi)防治技術(shù)亟需引起人們的關(guān)注和重視。近些年來(lái),由于西藏高原地區(qū)建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展的需要,建筑保溫材料在高原地區(qū)也開始得到應(yīng)用,而在常壓環(huán)境中建立起來(lái)的固體火蔓延模型無(wú)法適用于高原地區(qū),因此我們有必要在西藏高原地區(qū)開展常用建筑保溫材料的火蔓延研究。 硬質(zhì)聚氨酯(Rigid polyurethane, PUR)泡沫和聚苯乙烯(Polystyrene, PS)泡沫(主要包括模塑聚苯乙烯EPS和擠塑聚苯乙烯XPS兩種)作為現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上應(yīng)用最為廣泛的兩種有機(jī)建筑保溫材料,均具有非常優(yōu)良的保溫性能,但是根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范的要求,它們的最低耐火極限是B2級(jí)(可燃),因此在使用的過(guò)程中存在著很大的安全隱患。因此本文選擇這兩種典型有機(jī)建筑保溫材料作為實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象,其中硬質(zhì)聚氨酯泡沫屬于熱固性可炭化材料,而聚苯乙烯泡沫則屬于熱塑性材料,兩者在熱行為上存在著很大的差別。本文分別在西藏高原地區(qū)(拉薩,平均海拔3658米)和平原地區(qū)(合肥,平均海拔30米)開展了一系列硬質(zhì)聚氨酯和聚苯乙烯泡沫的小尺寸火蔓延實(shí)驗(yàn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到了火蔓延過(guò)程中火焰長(zhǎng)度與火焰高度、火蔓延速度、氣相與固相溫度、熱解質(zhì)量流率等關(guān)鍵參數(shù),并結(jié)合燃燒學(xué)、傳熱傳質(zhì)學(xué)、火災(zāi)動(dòng)力學(xué)等理論知識(shí)進(jìn)行分析,研究了試樣寬度、外加輻射熱流以及試樣傾斜角度與環(huán)境壓力和絕對(duì)氧氣濃度之間的耦合作用對(duì)兩種建筑保溫材料火蔓延過(guò)程的影響,分別揭示了上述參數(shù)對(duì)兩種建筑保溫材料火蔓延的作用規(guī)律并建立了相關(guān)的火蔓延數(shù)理模型。 本文首先研究了不同試樣寬度和環(huán)境壓力與氧氣濃度作用下PUR泡沫的水平火蔓延過(guò)程,分別得到了試樣寬度與環(huán)境壓力對(duì)PUR泡沫水平火蔓延火焰高度與火蔓延速度的影響規(guī)律和機(jī)制,并通過(guò)驗(yàn)證方法得到了火蔓延速度與環(huán)境壓力關(guān)系式中冪指數(shù)的實(shí)驗(yàn)值。 其次,本文還對(duì)外加輻射熱流和環(huán)境壓力與氧氣濃度等因素對(duì)PUR和PS泡沫水平火蔓延的傳熱機(jī)制影響進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)PUR和EPS泡沫火蔓延速度的負(fù)二分之一次方與外加輻射強(qiáng)度成負(fù)線性關(guān)系,并通過(guò)計(jì)算得到了平原地區(qū)PUR泡沫參數(shù)C的理論值,進(jìn)而應(yīng)用控制體積內(nèi)能量守恒的方法詳細(xì)分析了PUR和EPS泡沫水平火蔓延傳熱過(guò)程,建立了有外加輻射條件下PUR和EPS泡沫水平火蔓延速度的簡(jiǎn)化表達(dá)式。 最后本文詳細(xì)地分析了高原與平原地區(qū)試樣傾斜角度對(duì)PUR和PS泡沫向上和向下火蔓延的影響機(jī)理,得到了PUR泡沫的不同傾斜角度向上火蔓延過(guò)程中火焰長(zhǎng)度與熱解長(zhǎng)度和單位寬度熱釋放速率之間的擬合關(guān)系式,并依據(jù)修正瑞利數(shù)的值對(duì)不同傾斜角度PUR泡沫向上火蔓延過(guò)程的流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了劃分,進(jìn)而依照不同的流動(dòng)狀態(tài)將擬合關(guān)系式中冪指數(shù)的值進(jìn)行了分類；由質(zhì)量流率表達(dá)式以及臨界熄滅條件出發(fā),推導(dǎo)得到了火蔓延不能維持的臨界修正瑞利數(shù)表達(dá)式；發(fā)現(xiàn)了PUR泡沫向下火蔓延速度和穩(wěn)定質(zhì)量流率在試樣傾斜角度小于火蔓延速度轉(zhuǎn)變角度范圍內(nèi)均與試樣傾斜角度正弦值的1／3次方之間符合良好的線性關(guān)系；揭示了材料表面受熱塌縮和熔融體流動(dòng)兩個(gè)因素對(duì)不同傾斜角度PS泡沫向上和向下火蔓延過(guò)程中火蔓延行為及特征規(guī)律的影響機(jī)理。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU998.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1486310