發(fā)布時(shí)間：2018-01-25 20:57

  本文關(guān)鍵詞： 池火 高海拔 低壓艙 封閉效應(yīng) 質(zhì)量燃燒強(qiáng)度 頂棚射流 最大溫升　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：由于環(huán)境壓力對(duì)燃燒過程中的物理和化學(xué)反應(yīng)有著顯著的影響,低壓下的火災(zāi)現(xiàn)象在最近引起了越來越多的關(guān)注。我國(guó)擁有四大高原,覆蓋了大約1/3的國(guó)土,特別是青藏高原,其平均海拔高度超過4500 m,并且擁有數(shù)量眾多的古建筑。高原上的低壓環(huán)境導(dǎo)致了不一樣的火災(zāi)特點(diǎn),因此,也需要更加實(shí)用的理論支撐來發(fā)展相應(yīng)的防火和滅火技術(shù)。此外,全球蓬勃發(fā)展的航空業(yè)也為識(shí)別和抑制航空運(yùn)輸中潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)性提出了新的挑戰(zhàn),因?yàn)樨浳镌谶\(yùn)輸過程中通常都處于低氣壓環(huán)境。同時(shí),在高高原地區(qū)(海拔大于2438 m)也相繼建設(shè)了一批機(jī)場(chǎng),其中我國(guó)就有超過12個(gè)高高原機(jī)場(chǎng),這些場(chǎng)所內(nèi)航空燃油的火災(zāi)危險(xiǎn)性也需要進(jìn)一步關(guān)注。明確了壓力不同導(dǎo)致的燃燒行為的不同,將會(huì)對(duì)高原和航空環(huán)境下的防火提供有效的指導(dǎo)。在研究低壓對(duì)火災(zāi)行為的影響中,最常用的兩種模擬低壓環(huán)境的方法就是高原實(shí)地或者是采用壓力可控的低壓實(shí)驗(yàn)艙。為了研究低壓艙能否真實(shí)地模擬高原環(huán)境以及低壓實(shí)驗(yàn)艙的應(yīng)用范圍,本文分別采用了這兩種實(shí)驗(yàn)方法,開展了不同油盆尺寸的正庚烷池火,對(duì)比分析了兩者在燃燒強(qiáng)度、火焰形態(tài)以及軸向羽流分布等參數(shù)上的區(qū)別。結(jié)果發(fā)現(xiàn):僅對(duì)于直徑6～12 cm的池火,低壓艙實(shí)驗(yàn)可以較好地模擬準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)階段的燃燒強(qiáng)度;所有工況條件下,火焰形態(tài)均存在差異,低壓艙實(shí)驗(yàn)的火焰細(xì)長(zhǎng)度較高;在考慮壓力影響的情況下,準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)階段的軸向溫度分布與經(jīng)典的火羽流理論符合較好,而對(duì)14 cm的池火,實(shí)地實(shí)驗(yàn)和低壓艙實(shí)驗(yàn)的羽流溫度表現(xiàn)出明顯的差異。基于上述的結(jié)論,在低壓艙內(nèi)開展了直徑6～10 cm的正庚烷池火實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)在四種靜態(tài)壓力下進(jìn)行,分別為101、80、60、40 kPa。質(zhì)量燃燒強(qiáng)度主要由對(duì)燃料的熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射熱反饋決定,分析表明,對(duì)流項(xiàng)是燃料汽化的主要熱源。當(dāng)油盆直徑為6 cm時(shí),建立了新的理論模型解釋燃燒強(qiáng)度與環(huán)境壓力的依賴關(guān)系。視頻記錄顯示,火焰高度隨壓力下降而上升,無量綱分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相符。為了進(jìn)一步驗(yàn)證壓力模型和輻射模型在低壓下的適用性,在高原實(shí)地開展了一系列較大尺寸的池火實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)采用三種不同碳煙水平的燃料,包括乙醇、正庚烷和航煤,每組實(shí)驗(yàn)均記錄了質(zhì)量損失、輻射溫度分布和輻射熱流三個(gè)參數(shù)。從對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析看出,無量綱燃燒強(qiáng)度m"μ/D與Gr數(shù)存在指數(shù)關(guān)系,且指數(shù)因子隨著燃料碳煙水平的上升而上升。關(guān)系式△T～[z(P/Q)2/5]η可用于擬合軸向羽流溫升,修正的分界線0.42和1.06可以很好地劃分三種燃料池火的火焰區(qū)、間歇區(qū)和羽流區(qū)。此外,隨著燃料發(fā)煙水平的下降,其火焰溫度呈上升趨勢(shì),而輻射熱流值則相應(yīng)下降。不同燃料的輻射熱流均正比于LmTf5,并且在低壓條件下碳煙體積分?jǐn)?shù)隨著燃料發(fā)煙水平的下降而下降。為了研究火焰觸及頂棚情況下不同頂棚高度對(duì)池火燃燒行為的影響,利用縮小尺寸的錐形量熱儀在頂棚高度Hef/D=0.43～2.5下開展了一系列正庚烷池火實(shí)驗(yàn),定量分析了燃燒強(qiáng)度、燃燒產(chǎn)物濃度及燃燒效率等典型參數(shù)。研究結(jié)果表明,隨著頂棚高度的持續(xù)下降,燃燒強(qiáng)度首先在Hef/D=1.38上升到最大值,然后下降,呈現(xiàn)出拋物線變化趨勢(shì)。燃燒產(chǎn)物CO和CO_2的最大濃度表現(xiàn)出與燃燒強(qiáng)度相似的變化規(guī)律,然而CO總產(chǎn)生量隨著頂棚高度的下降單調(diào)上升。另外,碳轉(zhuǎn)化率與燃燒效率求得的結(jié)果相類似,它們均呈拋物線變化規(guī)律。除此之外,還在高原地區(qū)開展了一系列不同油盆尺寸、不同燃料的池火實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)在水平非受限頂棚下方開展,研究頂棚下方的最大溫升,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,高原上頂棚下方最大煙氣溫升比Alpert模型的預(yù)測(cè)值要高很多�？紤]到環(huán)境壓力和卷吸系數(shù)的影響,基于理想羽流模型,提出了預(yù)測(cè)不同環(huán)境壓力下頂棚最大溫升的理論模型,且在采用此模型時(shí),可以很好地統(tǒng)一常壓和低壓下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[Abstract]:In order to study the effect of low pressure on fire behavior , there are some new challenges to identify and restrain the fire hazard in high altitude . The experimental results show that the maximum smoke temperature in the upper ceiling of the plateau is proportional to the combustion intensity . The experimental results show that the maximum smoke temperature in the upper ceiling of the plateau is proportional to the combustion intensity . The experimental results show that the maximum temperature rise in the top of the ceiling is proportional to the combustion intensity . The experimental results show that the maximum temperature rise of the ceiling below the ceiling is proportional to the combustion intensity .

【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】：2017
【分類號(hào)】：X932;TQ038

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 羅昌達(dá);;磷燃燒爐容積燃燒強(qiáng)度的選擇[J];無機(jī)鹽工業(yè);1980年02期

2 岑可法;曹欣玉;謝名湖;呂德壽;龔伯勛;黃鎮(zhèn)宇;;提高水煤漿燃燒效率和燃燒強(qiáng)度的途徑[J];煤炭加工與綜合利用;1985年03期

3 危國(guó)安;;論燃燒強(qiáng)度對(duì)高爐冶煉的影響及高爐高產(chǎn)節(jié)能技術(shù)措施[J];熱處理技術(shù)與裝備;2012年05期

4 王子兵;趙斌;劉雁鵬;張寧;;改進(jìn)型煤集合形態(tài)對(duì)提高型煤燃燒強(qiáng)度的研究[J];選煤技術(shù);2009年06期

5 ;華特901燃煤促燃劑[J];中國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)信息;1994年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉家豪;低氣壓環(huán)境對(duì)液體池火誘導(dǎo)火羽流及頂棚射流的影響機(jī)理研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 祁帥;極化SAR林火燃燒面積提取與燃燒強(qiáng)度估計(jì)[D];蘭州交通大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1463680