【摘要】：能源問題和環(huán)境問題在全球經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天日益凸顯,所以燃燒安全和清潔滅火的研究也越來越受重視。多年來一直使用的鹵代烷滅火劑逐漸被禁止生產(chǎn)和使用,在廣大學(xué)者尋求新型清潔高效滅火介質(zhì)的研究中,含磷抑制劑由于其高效、低煙、無毒、無鹵等特點(diǎn),而得到大家的青睞,并被作為最理想的鹵代烷替代物而廣泛使用,也成為科研工作者們研究的熱點(diǎn)。目前,國內(nèi)外學(xué)者對含磷化合物的火焰抑制機(jī)理已經(jīng)展開了大量研究,但是最近的研究發(fā)現(xiàn),在極貧燃環(huán)境中含磷抑制劑非但不能抑制火焰的燃燒,反而表現(xiàn)出增強(qiáng)燃燒的作用,這給火災(zāi)防治和消防撲救帶來巨大的潛在威脅�；鹧嬉种苿┑囊种菩Ч俏锢硇�(yīng)和化學(xué)效應(yīng)綜合作用的結(jié)果,物理效應(yīng)一般由于吸熱冷卻和稀釋作用而抑制燃燒,并且通常含磷抑制劑的抑制作用中化學(xué)抑制作用占主導(dǎo)地位,化學(xué)效應(yīng)通過催化火焰中H和OH的重組來破壞燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng),達(dá)到滅火效果。那么,在這種極貧燃條件下,含磷抑制劑的這種增強(qiáng)燃燒現(xiàn)象到底來源于哪里,是什么反應(yīng)在起作用,成為一個(gè)值得研究的課題。并且,作為化學(xué)火焰抑制劑,我們也一直關(guān)注的是它的化學(xué)效應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,忽視了含磷抑制劑物理效應(yīng)的研究,更沒有對化學(xué)效應(yīng)的這種兩面性展開進(jìn)一步探究。同時(shí),由于實(shí)驗(yàn)的方法不能有效地將物理效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)進(jìn)行分離,所以對化學(xué)效應(yīng)進(jìn)行更深入地研究甚至是解耦顯得尤為困難。隨著氣相化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和計(jì)算機(jī)水平的飛速發(fā)展,數(shù)值模擬方法結(jié)合詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理已經(jīng)能對低維層流火焰的精細(xì)結(jié)構(gòu)和燃燒特性進(jìn)行精確的計(jì)算和預(yù)測,成為當(dāng)前燃燒化學(xué)常用的一種研究手段。由于湍流燃燒的復(fù)雜性,目前主要借助層流燃燒研究化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理和模型。因此,本文采用數(shù)值計(jì)算結(jié)合詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的方法,就含磷抑制劑對甲烷層流預(yù)混火焰的抑制效應(yīng)展開了研究,將含磷抑制劑的物化效應(yīng)進(jìn)行了有效分離,并且進(jìn)一步解耦了含磷抑制劑的化學(xué)效應(yīng)。本文首先運(yùn)用CHEMKIN PRO軟件結(jié)合詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理,以DMMP為例,比較研究了含磷抑制劑對貧燃和富燃條件下甲烷-空氣火焰的化學(xué)抑制過程,發(fā)現(xiàn)DMMP對甲烷火焰的抑制作用主要是通過P02和HOPO以及PO2和HOPO2兩個(gè)催化循環(huán)反應(yīng)來促進(jìn)燃燒反應(yīng)區(qū)H和OH的重組,并且前者更加高效,所以含磷抑制劑對富燃火焰的滅火效果更好。其次,本文將含磷抑制劑的初級熱解產(chǎn)物分為含磷部分和碳?xì)洳糠?對極貧燃條件下含磷抑制劑增強(qiáng)燃燒的現(xiàn)象進(jìn)行研究并作出了合理解釋。最后,本文通過人為干涉化學(xué)反應(yīng)鏈中相關(guān)基元反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)過程,引入惰性物質(zhì)對含磷抑制劑的物理效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)進(jìn)行了有效分離,并且創(chuàng)新性地提出利用熱解產(chǎn)物中起主要催化作用的小分子替代初始抑制劑的方法,將含磷化合物的整體化學(xué)效應(yīng)解耦成熱解效應(yīng)和催化效應(yīng)兩部分,進(jìn)而對各部分效應(yīng)在不同條件下的相互作用關(guān)系進(jìn)行了對比研究。研究發(fā)現(xiàn):物理效應(yīng)一直處于火焰抑制區(qū),在抑制劑添加量小于等于2%情況下,當(dāng)初始當(dāng)量比小于0.6時(shí),促燃作用在化學(xué)效應(yīng)中占主導(dǎo)地位,這是因?yàn)樵谪毴辑h(huán)境下,碳?xì)浠衔镅趸^程中的活性自由基重組減少了,從而放熱反應(yīng)比化學(xué)反應(yīng)鏈中的其他反應(yīng)更加高效。本文所得結(jié)論,可以為火焰抑制劑的機(jī)理研究和新型復(fù)合滅火劑的生產(chǎn)研發(fā)及使用提供了理論指導(dǎo)和科學(xué)依據(jù)。
【圖文】：

問題和不足，為下一步的研究工作做準(zhǔn)備。逡逑１．４研究思路逡逑本文的研究思路如圖１．１所示。逡逑資料收集與文獻(xiàn)整理逡逑｜理論基礎(chǔ)邐文獻(xiàn)綜述逡逑１邋邐１邐，逡逑含磷化合物對層流火焰抑制效應(yīng)的數(shù)值分析逡逑火焰燃燒特性分析逡逑物化效應(yīng)解耦分析逡逑．邋１邋．逡逑物理效應(yīng)邐｜化學(xué)效應(yīng)逡逑！邐￣逡逑１邐￣￣ｉ邐ｉ邐１逡逑稀釋效應(yīng)｜邋｜熱效應(yīng)｜邋｜催化效應(yīng)｜邋｜熱解效應(yīng)逡逑１邋Ｌ邐１逡逑總結(jié)及論文撰寫逡逑圖１．１本文的研究思路逡逑１０逡逑

未燃?xì)怏w傳播，至混合氣體全部反應(yīng)為止，火焰前鋒向前傳播的速度即為預(yù)混氣逡逑體的火焰?zhèn)鞑ニ俣龋郏罚保�。本文所研宄的層流預(yù)混火焰是通過一維自由傳播火焰模逡逑型（如圖２．１所示）計(jì)算的，在ＣＨＥＭＫＩＮ軟件中使用ＰＲＥＭＩＸＥＤ模塊進(jìn)行模逡逑擬仿真。逡逑火焰面（火焰前鋒）逡逑邐ｐ．邐邐＾逡逑未燃?xì)怏w邐己燃?xì)怏w逡逑？邐逡逑火焰?zhèn)黟俣儒义蠄D２．１邋—維預(yù)混火焰?zhèn)鞑ツＰ褪疽鈭D逡逑利用如圖２．１所示的一維預(yù)混火焰模型可以有效求解特定溫度、壓力和燃料逡逑組成條件下預(yù)混火焰的結(jié)構(gòu)（如圖２．２）和層流火焰速度。模型不考慮熱損失，，在逡逑１２逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ569

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

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2 蔣勇;邱榕;;磷化合物的火焰抑制中湍流混合作用數(shù)值研究[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2009年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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本文編號：2641524