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狭长空间纵向通风条件下细水雾抑制油池火的实验研究

作　者: 李权威
导　师: 廖光煊；秦俊
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 细水雾狭长空间火灾纵向通风油池火燃烧速率临界纵向抑制风速灭火机理
分类号: X932
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 209次
引　用: 5次
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内容摘要

隧道类狭长空间建筑的日益发展在给日常生活带来便利的同时也给火灾防治带来了许多新的问题。同时,随着科技的进步,社会对狭长空间火灾的防治提出了更高的要求。细水雾灭火技术由于清洁、高效、对人员和设备安全、用水量少等诸多优点而备受青睐,并且近年来在交通隧道及电缆隧道等狭长空间中逐步得到推广应用,而狭长空间通风条件下细水雾灭火的相关研究相对滞后。为此,本文选取纵向通风这一狭长空间的典型通风方式,通过实验模拟和理论分析,就狭长空间纵向通风条件下细水雾抑制油池火的机理开展较为系统的研究。为方便实验研究工作的开展,首先建立了小尺度狭长空间模拟实验台,并对实验台的气流分布特性进行了测量校正。通过三维LDV/APV系统对静止无风条件下的细水雾雾场进行测量,并利用DPIV技术对纵向通风条件下的细水雾雾场特性进行了实验测量,基于以上实验数据对狭长空间内纵向通风对细水雾雾场的影响进行了理论分析。参考前人的工作,对现有小型燃烧风洞进行了改造,并在风洞内较为细致地开展了纵向通风条件下油池火燃烧特性的实验研究。从能量守恒的角度出发,对纵向通风条件下典型液体燃料池火的燃烧过程进行对比研究,给出了各燃料池火燃烧速率随纵向通风风速的变化规律,并对通风加速各燃料池火燃烧速率的加速效应进行了分析。在风洞内开展了不同辐射强度下酒精的蒸发速率受纵向通风风速影响的实验研究,对不同纵向通风风速条件下酒精池火的热反馈特性进行了实验测量,并在此基础上探讨纵向通风对酒精池火燃烧速率的影响机理。在无细水雾作用条件下临界纵向抑制风速预测模型的基础上,从火灾区能量守恒出发,建立了细水雾作用下临界纵向抑制风速的预测模型。在狭长空间模拟实验台上分别开展了细水雾施加前后临界纵向抑制风速的实验研究。将未施加细水雾时的测量结果与前人预测模型的预测值进行了对比,并根据测量结果对未施加时临界纵向抑制风速预测模型中的系数进行了拟合,在此基础上结合细水雾作用下临界纵向抑制风速的测量结果及纵向通风条件下细水雾雾场在烟气层内吸热的计算结果对本文细水雾作用下临界纵向抑制风速预测模型的准确性进行了验证。开展了不同位置施加细水雾时临界纵向抑制风速的实验研究,根据实验结果分析了细水雾施加位置对临界纵向抑制风速的影响,并对细水雾影响临界纵向抑制风速的机理进行了探讨。利用狭长空间模拟实验台,较为细致地开展了纵向通风条件下细水雾抑制正庚烷池火的模拟实验。通过改变油池火预燃时间、细水雾工作压力、细水雾施加位置以及纵向通风风速,研究了细水雾在不同纵向通风风速下的灭火有效性,分析了纵向通风对细水雾灭火性能的影响。结合纵向通风条件下油池周围细水雾雾场的测量结果、不同风速条件下灭火时燃油温度、火源周围烟气浓度的测量结果以及灭火过程中火焰的形态,对纵向通风条件下细水雾抑制熄灭正庚烷池火的因素进行了探讨,揭示了纵向通风条件下细水雾抑制正庚烷池火的机理。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
主要符号表  12-13
第一章绪论  13-27
  1.1 研究背景  13-17
  1.2 国内外研究现状  17-20
    1.2.1 通风对油池火燃烧速率的影响研究现状  17-18
    1.2.2 临界纵向抑制风速研究现状  18-19
    1.2.3 通风条件下细水雾灭火研究现状  19-20
  1.3 研究目标  20-21
  1.4 研究内容和技术路线  21
  参考文献  21-27
第二章狭长空间纵向通风条件下细水雾灭火模拟实验台的构建  27-46
  2.1 引言  27-28
  2.2 小型燃烧风洞实验台的改造  28-31
    2.2.1 小型燃烧风洞实验台介绍  28-29
    2.2.2 小型燃烧风洞实验台的改造  29-31
  2.3 狭长空间实验台的建立  31-40
    2.3.1 狭长空间的建立  31-33
    2.3.2 实验台风速的测量  33-37
    2.3.3 细水雾发生系统  37-39
    2.3.4 实验布置  39-40
  2.4 实验测量系统  40-44
    2.4.1 数据采集系统  40-41
    2.4.2 温度测量  41
    2.4.3 燃料质量损失速率测量  41
    2.4.4 风速测量  41-42
    2.4.5 烟气成分测量  42-43
    2.4.6 辐射热流测量  43
    2.4.7 高速摄像仪与片光源  43-44
  2.5 本章小结  44-45
  参考文献  45-46
第三章狭长空间纵向通风条件下细水雾雾场特性研究  46-72
  3.1 引言  46
  3.2 细水雾雾场特性表征  46-48
  3.3 静态细水雾雾场特性测量  48-53
    3.3.1 喷嘴K系数测量  48
    3.3.2 雾场特性测量  48-53
  3.4 通风条件下细水雾雾场特性测量  53-66
    3.4.1 基于DPTV的雾场测量  53-58
    3.4.2 基于DPIV的雾场测量  58-66
  3.5 纵向通风对细水雾速度场影响的分析  66-69
  3.6 本章小结  69-70
  参考文献  70-72
第四章狭长空间纵向通风对油池火燃烧速率的影响  72-90
  4.1 引言  72
  4.2 纵向通风对油池火燃烧速率的影响  72-81
    4.2.1 燃烧速率的计算方法  72-74
    4.2.2 通风条件下油池火燃烧过程分析  74-78
    4.2.3 通风对不同燃料燃烧速率的影响  78-81
  4.3 纵向通风对油池火燃烧速率的影响机理  81-87
    4.3.1 纵向通风对燃料蒸发的影响  81-83
    4.3.2 纵向通风对油池热反馈的影响  83-87
  4.4 本章小结  87-88
  参考文献  88-90
第五章狭长空间细水雾作用下临界纵向抑制风速预测模型研究  90-113
  5.1 引言  90
  5.2 临界纵向抑制风速的预测模型  90-94
    5.2.1 临界纵向抑制风速预测模型研究现状  90-93
    5.2.2 细水雾作用下临界纵向抑制风速预测模型  93-94
  5.3 临界纵向抑制风速预测模型的实验验证  94-110
    5.3.1 无细水雾时临界纵向抑制风速预测模型的实验验证  95-100
    5.3.2 施加细水雾时临界纵向抑制风速预测模型的实验验证  100-110
  5.4 本章小结  110-111
  参考文献  111-113
第六章狭长空间纵向通风条件下细水雾抑制熄灭油池火的机理研究  113-134
  6.1 引言  113
  6.2 实验方法  113-114
  6.3 不同纵向风速条件下细水雾灭火模拟实验  114-124
    6.3.1 无通风时不同预燃时间  114-117
    6.3.2 无通风时不同喷雾压力  117-119
    6.3.3 不同施加位置与不同纵向风速  119-124
  6.4 纵向通风条件下细水雾抑制熄灭油池火的机理研究  124-131
    6.4.1 细水雾灭火机理概述  124-125
    6.4.2 无通风时细水雾抑制熄灭油池火的机理研究  125-127
    6.4.3 纵向通风条件下细水雾抑制熄灭油池火的机理研究  127-131
  6.5 本章小结  131-132
  参考文献  132-134
第七章结论及下一步工作展望  134-137
  7.1 本文主要工作及结论  134-136
  7.2 本文主要创新之处  136
  7.3 下一步工作展望  136-137
致谢  137-138
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果  138-140

狭长空间纵向通风条件下细水雾抑制油池火的实验研究

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