本文關(guān)鍵詞： PMMA 外加輻射 樣品方位 火焰輻射 傳熱阻礙分?jǐn)?shù) 輻射阻礙分?jǐn)?shù)　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：傳熱阻礙現(xiàn)象是火災(zāi)燃燒過程中普遍存在且十分重要的基本物理現(xiàn)象。固體可燃物在燃燒過程中,一旦存在外部輻射(如周邊的火焰),則該外部輻射會穿過火焰并向材料表面?zhèn)鬟f,而材料表面附近的炭黑以及未燃熱解氣體揮發(fā)分、燃燒產(chǎn)物的混合介質(zhì)層等,會對外部輻射產(chǎn)生吸收和散射作用,使得實際到達(dá)材料表面的輻射熱通量大大減少。在外部輻射熱源的條件下,材料的熱解加速,材料表面的質(zhì)量通量增大,進(jìn)一步加劇了這種效應(yīng)。這種現(xiàn)象即為“火焰?zhèn)鳠嶙璧K”。以往的研究主要集中在對現(xiàn)象的觀察及熱解過程中的傳熱阻礙,而對于燃燒過程中的傳熱阻礙效應(yīng)卻研究甚少。本文利用錐形量熱儀開展了小尺寸PMMA的燃燒與熱解實驗,分析了材料厚度、方位以及外加輻射強度對反應(yīng)過程的影響;在實驗室模擬了外部輻射作用下的水平燃燒與豎直燃燒實驗,系統(tǒng)研究了燃料表面的熱量輸運機理。本文使用錐形量熱儀研究了樣品厚度對小尺寸PMMA豎直燃燒過程的影響,隨著樣品厚度的減小,穩(wěn)態(tài)燃燒階段時長逐漸縮短,而穩(wěn)態(tài)燃燒階段的質(zhì)量損失速率基本不變。在改裝的錐形量熱儀上開展了惰性氣體氛圍下的PMMA熱解實驗,系統(tǒng)研究了外加輻射與樣品方位對PMMA熱解過程的影響。對水平、豎直放置的PMMA的穩(wěn)態(tài)熱解階段,質(zhì)量損失速率隨外加輻射熱通量線性增大;熱解氣體對外加輻射的吸收比例分別為4.9%與0.2%,且該比例不隨外加輻射改變�？紤]了熱解氣體誘發(fā)外加輻射衰減,計算得到PMMA材料的氣化熱為1.51 kJ·g-1。對外加輻射作用下的水平PMMA燃燒過程,質(zhì)量損失速率與外加輻射熱通量存在較好的線性關(guān)系�；鹧娴母叨日扔谫|(zhì)量損失速率的2/3次方的關(guān)系�；鹧嫘螤顬轭悎A錐,其偏離正圓錐的程度(φ)是常數(shù),且不隨外加輻射熱通量改變。當(dāng)燃料的邊長(或直徑)一定時,類圓錐與正圓錐的體積比正比于φ。對于水平燃燒的PMMA,在樣品表面中心處輻射阻礙分?jǐn)?shù)最大,在樣品邊緣處最小。隨著外加輻射熱通量的增強,平均輻射阻礙分?jǐn)?shù)逐漸增大并趨于穩(wěn)定。當(dāng)外部輻射增強,火焰對樣品表面的對流傳熱減弱,可能是由于樣品表面與上方蒸氣層之間的溫度梯度減小導(dǎo)致。通過FDS模擬水平PMMA燃燒,隨著外部輻射熱通量的增大,火焰輻射不斷增強;當(dāng)外加輻射熱通量增大到一定程度后,火焰輻射的增量與外加輻射熱通量之間呈現(xiàn)線性關(guān)系。對于外加輻射作用下的豎直PMMA燃燒過程,質(zhì)量損失速率與外加輻射熱通量也存在較好的線性關(guān)系,傳熱阻礙分?jǐn)?shù)不隨外加輻射熱通量改變。輻射阻礙分?jǐn)?shù)在樣品底部最低,隨著高度的上升而增大�；鹧婧穸仍谳椛渥璧K分?jǐn)?shù)的分布中起到?jīng)Q定性作用。計算得到的平均輻射阻礙分?jǐn)?shù)隨著外部輻射的增強而增大,最終趨于一個穩(wěn)定值�；鹧娼橘|(zhì)與樣品表面之間的對流傳熱隨著外加輻射的增大而增強。通過FDS模擬豎直PMMA燃燒過程,隨著外部輻射的增強,火焰輻射不斷增大;當(dāng)外加輻射增大到一定程度后,火焰輻射將維持不變。
[Abstract]:In this paper , the influence of external radiation on the thermal transfer of PMMA is studied by means of cone calorimeter . When the applied radiation increases to a certain extent , the flame radiation will remain unchanged .

【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ038

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1521467