【摘要】：在船舶機(jī)艙中,由于管路磨損、碰撞導(dǎo)致燃油滴漏,在外界高溫引燃后形成油池火,進(jìn)而引發(fā)船舶火災(zāi)。船舶機(jī)艙作為受限空間環(huán)境,艙內(nèi)與外界的氣體流通性較差,導(dǎo)致空間內(nèi)氧濃度較低于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下氧氣濃度。而火焰的燃燒是燃料在高溫作用下與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程,當(dāng)機(jī)艙內(nèi)部氧氣濃度較低時,火災(zāi)的發(fā)展過程會發(fā)生改變。本文通過不同初始氧氣濃度條件下船舶小型封閉艙柴油池火燃燒實(shí)驗(yàn),對油池火燃燒過程中的火焰燃燒狀態(tài)變化和環(huán)境中的物理參數(shù)變化情況進(jìn)行分析,目的為揭示船舶火災(zāi)封閉空間油池火燃燒與環(huán)境耦合作用規(guī)律。實(shí)驗(yàn)艙體尺寸為1500mm(L)×1500mm(W)×1000mm(H),采用直徑為12cm的油池,并在初始氧氣濃度為18%、18.5%、19%、19.5%、20%、20.5%、21%的條件下,進(jìn)行柴油池火實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程重點(diǎn)研究了不同初始氧氣濃度下,油池火燃燒與艙內(nèi)環(huán)境的耦合變化情況,歸納出了封閉空間中不同氧氣下的溫度和煙氣分布規(guī)律,同時提出不同初始氧氣濃度下燃油質(zhì)量損失速率的變化規(guī)律和火焰高度的無量綱經(jīng)驗(yàn)公式,并利用8cm和16cm油池火實(shí)驗(yàn)對火焰高度公進(jìn)行驗(yàn)證。同時為研究艙內(nèi)部氣體流動和變化規(guī)律以補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程,利用數(shù)值計(jì)算方法對封閉艙中火焰燃燒過程的溫度場和流場進(jìn)行分析。研究結(jié)果顯示:(1)油池火災(zāi)發(fā)生時,燃燒區(qū)氧氣濃度達(dá)到17%時,燃油大量蒸發(fā),而燃燒區(qū)域氧氣濃度不足以支持燃油蒸汽全部燃燒,導(dǎo)致遠(yuǎn)離油池的燃油蒸汽在滿足燃燒條件的位置處燃燒,出現(xiàn)脫離主火焰區(qū)的游走火。當(dāng)燃燒區(qū)氧氣濃度下降到12%左右時,火焰出現(xiàn)自熄行為;(2)實(shí)驗(yàn)艙中的初始氧氣濃度越低,火焰燃燒生成CO和C_xH_y的速率會越大,但未發(fā)現(xiàn)初始氧氣濃度的差異對CO_2濃度的變化產(chǎn)生明顯的影響;(3)當(dāng)油池火進(jìn)入穩(wěn)定燃燒階段,不同初始氧氣濃度下的火焰高度和燃油質(zhì)量損失速率差異較大,研究中發(fā)現(xiàn)火焰高度受燃燒區(qū)氧氣濃度和燃料質(zhì)量損失速率的影響,無量綱高度H/D與m'?(10X_(O2)-.1)1~2呈指數(shù)遞增;(4)在進(jìn)行數(shù)值模擬時發(fā)現(xiàn),封閉艙同一高度層溫度基本相同,氧氣濃度四壁低中間高。受熱浮力和卷吸作用影響,在油池火的下方區(qū)域氣體流動性較差,且溫度始終較低。在整個封閉艙的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬過程中,煙氣層的分界線均不明顯。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U663.82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2698236