通风环境中柴油池火的燃烧特性和蔓延规律

论文摘要

随着经济的迅猛发展,火灾危险性日益严重。由于可燃液体火灾燃烧速率快、灭火困难,一旦发生火灾,会造成严重的经济损失和大量的人员伤亡。特别是在隧道工程等狭长空间特殊的机械通风环境或油罐区复杂的自然通风条件下,可燃液体火灾的燃烧特性和蔓延规律呈现出特殊的规律性。因此,研究通风条件下柴油池火灾的发生和发展规律对预防和减少火灾事故的发生及降低事故损失有着重大的意义。本文首先搭建6m×1.5m×2m的小尺寸实验模型,以不同比例的0号柴油与水的混合物作为燃料,进行不同通风条件下单油盆和双油盆柴油池火实验,通过对火源附近温度、辐射热通量等参数的测定,采用实验和理论分析相结合的方法开展通风条件下柴油池火燃烧特性和火灾蔓延规律的研究。首先,在自然通风条件下进行0.25mx0.2mx0.05m单油盆含有100m1水垫层的100m1柴油池火的实验研究。研究表明,柴油池火的各个参数都在旺盛阶段达到最大值。水垫层内持续产生大量气泡,火焰中不断有火星溅出,柴油池火在整个旺盛阶段一直处于沸溢的状态,并伴随着多次的喷溅,温度及辐射热通量都在连续喷溅时达到了最大值。然后,在自然通风条件下,改变燃料的油水比例(2：1,1：1,2：5)分别进行实验,结果表明,可燃液体的燃烧速率随含水比例的增加而降低,火焰燃烧的强度降低,整个燃烧的发展过程放缓,喷溅频率和剧烈程度降低。进一步改变机械通风风速,分析机械通风对油池火燃烧特性的影响。结果表明,机械通风促使火焰与空气的热交换量的增加,大量的排烟排热使得火焰和热烟气层温度降低,火源表面接受到的热反馈减少,进而抑制了燃烧过程的进展,火焰更难发展至旺盛阶段,但燃烧的旺盛阶段持续的时间有所延长。最后,采用两个尺寸分别为0.25mx0.20m×0.05m和0.16mx0.08m×0.015m的油盘,在不同的油盘间距和机械通风条件下进行引燃实验。结果表明,随着机械通风风速的增大,相邻油盘被引燃的概率增加,油盘的安全防火间距增大。在火灾初起和成长阶段可以增加机械排烟的功率,依靠排烟排热作用,延缓火灾的发展：当燃烧达到旺盛阶段时,应适当降低机械排烟的功率,控制火势的蔓延。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 火灾危害
• 1.1.2 火灾的分类
• 1.1.3 可燃液体火灾
• 1.1.4 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 油池火灾特性的国内外研究现状
• 1.2.2 油池火灾沸溢喷溅现象的国内外研究现状
• 1.2.3 机械通风下油池火灾及蔓延的国内外研究现状
• 1.2.4 研究现状小结及存在问题
• 1.3 主要研究内容及方法
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 第2章 火灾发展和蔓延的理论基础
• 2.1 室内火灾的发展过程
• 2.1.1 火灾的初起阶段
• 2.1.2 火灾的充分发展阶段
• 2.1.3 轰燃现象
• 2.1.4 火灾的减弱阶段
• 2.2 火灾的烟气流动
• 2.2.1 火羽流、顶棚射流与稳定射流
• 2.2.2 烟气层各参数的计算
• 2.2.3 狭长空间的烟气流动特点
• 2.3 火灾的蔓延
• 2.3.1 火焰蔓延的速度
• 2.3.2 热传导
• 2.3.3 热辐射
• 2.3.4 热对流
• 2.3.5 墙体总传热量
• 2.3.6 火灾蔓延的方式
• 2.3.7 火灾蔓延的影响因素
• 第3章 油池火灾实验平台的搭建
• 3.1 实验平台布置
• 3.2 实验系统构成
• 3.2.1 温度测量系统
• 3.2.2 辐射热通量测量系统
• 3.2.3 数据采集系统
• 3.2.4 质量损失测量系统
• 3.2.5 热成像监测系统
• 3.2.6 风速监测系统
• 3.2.7 烟气分析系统
• 3.3 实验内容与方法
• 3.3.1 柴油性质
• 3.3.2 油池火的燃烧特性实验
• 3.3.3 火灾蔓延实验
• 第4章 油池火灾各阶段的燃烧特性
• 4.1 油池火燃烧过程的基本理论
• 4.1.1 油池火的热平衡
• 4.1.2 可燃液体的蒸发速率
• 4.1.3 油池火的沸溢喷溅机理
• 4.2 油池火燃烧过程分析
• 4.2.1 火灾温度场的发展
• 4.2.2 油池火的热辐射
• 4.2.3 油池火各阶段燃烧特点
• 4.2.4 油池火的沸溢喷溅现象及原因
• 第5章 油水比例及机械通风对池火的影响
• 5.1 油水比例对油池火燃烧的影响
• 5.1.1 油水比例对温度的影响
• 5.1.2 油水比例对辐射热通量的影响
• 5.1.3 油水比例对喷溅现象及质量燃烧速率的影响
• 5.1.4 小结
• 5.2 机械通风对油池火燃烧的影响
• 5.2.1 机械通风对温度的影响
• 5.2.2 机械通风对燃烧速率及热辐射的影响
• 5.2.3 机械通风对火焰形态及喷溅现象的影响
• 5.2.4 小结
• 第6章 机械通风对火灾蔓延的影响
• 6.1 机械通风对引燃时间的影响
• 6.2 油池火灾的蔓延现象及特点
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢