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不同低气压环境下甲醇和乙醇池火燃烧特性的实验研究

作　者: 花荣胜
导　师: 李元洲
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 低气压 油池火 燃烧速率 火焰高度 羽流中心温升 形状因子
分类号: X932
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


人们研究火灾科学的主要目的是为了防火和灭火,很多专家对常压环境下的防火灭火技术已经做了很多系统的研究,并针对常压火灾防治提出了很多有用的方法,而对各类海拔较高的城市的防火灭火技术却缺乏相关的理论技术指导,例如中国的西藏拉萨等高原城市建有众多的古文化建筑,最著名的当属布达拉宫,这些建筑中可燃物和火灾危险热源都非常多,极易发生火灾,而且一旦发生火灾也难以扑救,所以对低气压低氧浓度环境下的各种典型可燃物的燃烧特性的研究,已经得到了国内外专家学者的一致重视。本文主要在位于合肥中科大火灾实验室的“低氧低压模拟试验箱”中展开甲醇和乙醇池火的实验研究,此试验箱可以比较真实的模拟各种低气压环境。通过研究发现,随着气压的降低,质量燃烧速率也变低,火源的单位面积质量燃烧速率与气压大小呈现幂函数关系;随着气压的降低,羽流温升下降的趋势变缓,同时将羽流高温区域往上方推移甲醇和乙醇的火焰高度和火焰面积变化特征类似,随着气压变化,呈现先上升再下降的特征。在浮力控制的火焰高度随气压升高而减小阶段,甲醇池火中工况一火焰高度L∝P-0.52,工况二火焰高度L∝P-0.51,乙醇池火中工况一火焰高度L∝P-0.36,工况二火焰高度L∝P-0.39,随着气压的降低,工况二中的火焰面积受气压影响作用较工况一的大;在扩散输运控制的火焰高度随气压升高而增大阶段,由于试验箱内氧气含量较低,不足以达到充分燃烧的化学当量比,燃烧减缓,这一过程Burke–Schumann火焰分析可以很好的描述。在火焰高度极大值附近,质量燃烧速率的变化率是不一样的。影响火焰高度变化的主要因素有环境压力、燃料类型、油盘尺寸、火源形状因子;火源形状因子超过一定临界值时,会出现分叉现象,且环境气压越大,分叉现象就越明显。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 研究背景  10
  1.2 低氧低压条件下的火灾  10-11
  1.3 研究现状  11-12
  1.4 本文的目标和思路  12-13
  1.5 本文章节安排  13-15
  参考文献  15-17
第2章 实验仪器介绍及实验方法  17-29
  2.1 低氧低压模拟试验箱  17-25
    2.1.1 引言  17-18
    2.1.2 低氧低压模拟试验箱功能、设计及操作方法  18-23
    2.1.3 低氧低压模拟试验箱的可靠性验证  23-25
  2.2 测量系统介绍  25-28
    2.2.1 质量损失速率的测量与采集  25-26
    2.2.2 温度的测量与采集  26-27
    2.2.3 火焰形状的图像记录  27-28
  参考文献  28-29
第3章 研究的理论基础  29-38
  3.1 引言  29
  3.2 图像处理的基本理论与方法  29-31
  3.3 火焰高度的计算与分析  31-34
    3.3.1 引言  31-32
    3.3.2 火焰高度的定义  32
    3.3.3 经典火焰高度模型  32-34
  3.4 火焰的振荡频率  34-35
  3.5 小结  35-36
  参考文献  36-38
第4章 不同低气压环境下甲醇池火燃烧特性  38-54
  4.1 引言  38
  4.2 实验设计  38-40
  4.3 典型结果分析与讨论  40-50
    4.3.1 失重速率  40-43
    4.3.2 羽流中心线温度  43-44
    4.3.3 火焰形态特征  44-50
  4.4 小结  50-52
  参考文献  52-54
第5章 不同低气压环境下乙醇池火燃烧特性  54-65
  5.1 引言  54
  5.2 实验设计  54-55
  5.3 典型结果分析与讨论  55-62
    5.3.1 失重速率  55-57
    5.3.2 羽流中心线温度  57-58
    5.3.3 火焰形态特征  58-62
  5.4 小结  62-63
  参考文献  63-65
第6章 不同低气压条件下矩形油池火燃烧特性实验研究  65-82
  6.1 引言  65
  6.2 实验设计  65-66
  6.3 质量损失速率对比  66-69
  6.4 火焰高度分析  69-78
  6.5 羽流中心线温度  78-79
  6.6 小结  79-81
  参考文献  81-82
第7章 结论与展望  82-86
  7.1 全文总结与结论  82-83
  7.2 论文创新点  83-84
  7.3 研究展望  84-86
致谢  86-87
攻读硕士学位期间发表的论文  87
  论文发表  87
  专利  87

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 安全科学 > 安全工程 > 爆炸安全与防火、防爆
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