细水雾作用下原木楞堆燃烧特性的实验研究

在大尺寸实验室内,就细水雾抑制受限空间楞堆燃烧的有效性及影响因素进行实验研究。对楞堆火的初步实验表明:在细水雾的作用下楞堆火温度和热释放速率快速降低,且雾通量大的细水雾灭楞堆火更迅速,前期楞堆火更易被扑灭;细水雾汽化程度越高,在楞堆火上方漂浮、滞留时间越长,隔氧气作用就越明显,而雾通量太大则影响细水雾汽化效果。     

细水雾作用下火灾烟气典型特性参数的变化规律

利用ISO 9705全尺寸多功能热释放速率测试仪研究细水雾作用下火灾烟气的消光系数、质量密度及辐射热通量等特性参数的变化规律,通过改变细水雾工作压力、喷头种类和喷头数量等参数研究雾滴粒径、喷雾强度等对烟气特性参数的影响规律.确定了受限空间通风助燃和熄灭火焰的临界速率.实验发现,火源热释放速率是影响烟气特性参数变化规律的主要内在因素.研究结果为细水雾技术用于火灾烟气抑制提供了科学的参考依据.     

细水雾熄灭K类火灾的全尺寸模拟实验

利用ISO 9705全尺寸多功能热释放速率测试仪在开放空间研究了细水雾作用下K类火灾的发展过程,实验中对细水雾作用下食用油火的温度、热释放速率及烟气的主要特性参数变化规律进行了测量与研究,分析了预燃时间对灭火有效性的影响,系统地阐述了细水雾作用下K类火灾关键特性参数的变化规律．实验发现,细水雾可以有效地抑制K类火灾的发展,在其作用下火焰温度及热释放速率快速降低,并可以有效地冲刷烟气,降低一氧化碳及二氧化碳的浓度,提高氧气的浓度及火场能见度．同时利用稳定火源热释放速率模型计算了K类火灾发展阶段的热释放速率,与实验测量结果比较发现,模型可准确地预测K类火灾发展阶段的热释放速率的变化规律．     

城镇森林交界域典型树冠火辐射实验研究

首先研究了在城镇森林交界域,利用圆柱火焰面辐射几何模型预测典型树冠火辐射的理论依据;然后选用雪松为实验树,利用ISO9705全尺寸多功能热释放速率实验台,分别在封闭和开放空间进行了实验研究,测量了雪松的热释放速率随时间的变化规律以及雪松树冠火的辐射热通量随时间的变化.实验表明,雪松预燃时间短,燃烧速度快,火焰功率很大,在开放空间无外部通风或通风较弱的条件下,圆柱模型能够准确地预测树冠火辐射热流密度随时间的变化.     

受限空间中细水雾灭火的准稳态模型

通过受限空间中大量细水雾灭火实验，总结出预测细水雾系统灭火效果的准稳态模型。该模型是针对细水雾扑灭有障碍火的情况而发展的，火焰的熄灭主要是由于燃料燃烧耗氧和细水雾汽化稀释造成氧气浓度的降低而导致的，忽略了细水雾与火焰的直接作用，模型基于能量守衡，要求输入以下参数：火源功率、受限空间的几何结构、通风口面积和细水雾施加流量，通过模型预测出稳态时受限空间的温度和氧气浓度，进而可以确定临界火源的尺度(功率大小)，同时能准确预测较大功率范围火的熄灭时间。     

细水雾对油池火热释放速率影响的初步研究

热释放速率是反映火场规模与发展的最重要的基础参数，利用ISO9705实验台进行细水雾灭火有效性的影响因素及相关机理研究，不仅能营造出一个真实的室内火灾环境，而且能够得到火场的热释放速率。对汽油池火的初步实验表明：热释放速率曲线能直接反映出细水雾对火源的作用；细水雾作用下燃烧总的热释放量减少很大；开启水雾的时间不同，细水雾对热释放速率峰值的削减程度不同。     

CO_2对受限空间煤明火燃烧的灭火机理

为探究不同体积分数CO_2对受限空间煤明火燃烧的灭火机理和灭火效率,采用自主研制的煤明火燃烧实验装置,对平煤八矿煤样进行了通入3种不同体积分数CO_2和持续时间条件下的煤明火燃烧灭火实验,测定了煤燃烧过程中温度、标志性气体(O_2、CO和CH_4)组分体积分数以及热释放速率的变化规律;同时利用化学动力学软件CHEMKIN模拟了不同体积分数CO_2熄灭CH_4/O_2火焰中主要自由基体积分数、反应物与燃烧产物体积分数随火焰高度的变化关系,以此分析了CO_2抑制煤有焰燃烧的作用机理.结果表明:CO_2体积分数越高,在煤有焰燃烧阶段,CH_4燃烧火焰中的自由基H、O和OH的生成速率越低,因此火焰熄灭得越快,煤体温度上升速度、耗氧量和热释放速率越低,同时,CO和CH_4体积分数的下降速度越小;而在煤阴燃熄灭阶段,煤体温度、CO和CH_4体积分数的下降速度越快,耗氧量和热释放速率则进一步减小.由此说明CO_2的体积分数越高,对煤明火燃烧熄灭全过程的灭火效率越高,但只通入CO_2 10,min,则会发生复燃.     

不同预燃室结构对甲烷湍流射流点火燃烧的影响

基于光学定容燃烧弹试验平台,通过高速纹影摄像系统在相同甲烷燃料初始温度、压力及混合气浓度下,定量分析了不同结构预燃室湍流射流点火(turbulent jet ignition,TJI)的燃烧特性,包括火焰传播速度、火焰面积、火焰形态及燃烧压力等参数。研究结果表明,预燃室孔径越小,相同时间内火焰传播得越远,火焰传播速度和火焰面积增长速度越快,燃烧压力峰值越高。随着预燃室孔径减小,着火机理会由射流中带有火焰的火焰点火转变为火焰过孔时熄灭的喷射点火。喷射点火着火时刻延迟,初始火焰速度减慢,但燃烧压力峰值受影响不大。多级加速预燃室压力升高率与压力峰值与单孔预燃室相比变化不大。虽然火焰出口时速度较慢,但是火焰出口时刻提前且速度衰减较弱,因此多级加速预燃室火焰速度在短时间内超过单孔预燃室,并且压力和火焰面积也更早达到最大值。     

电增压及EGR共同作用下对降低汽油机燃油消耗率的试验研究

基于光学定容燃烧弹试验平台,通过高速纹影摄像系统在相同甲烷燃料初始温度、压力及混合气浓度下,定量分析了不同结构预燃室湍流射流点火（turbulent jet ignition, TJI）的燃烧特性,包括火焰传播速度、火焰面积、火焰形态及燃烧压力等参数。研究结果表明,预燃室孔径越小,相同时间内火焰传播得越远,火焰传播速度和火焰面积增长速度越快,燃烧压力峰值越高。随着预燃室孔径减小,着火机理会由射流中带有火焰的火焰点火转变为火焰过孔时熄灭的喷射点火。喷射点火着火时刻延迟,初始火焰速度减慢,但燃烧压力峰值受影响不大。多级加速预燃室压力升高率与压力峰值与单孔预燃室相比变化不大。虽然火焰出口时速度较慢,但是火焰出口时刻提前且速度衰减较弱,因此多级加速预燃室火焰速度在短时间内超过单孔预燃室,并且压力和火焰面积也更早达到最大值。     

细水雾抑制淬火油池火的小尺度实验

通过小尺度模拟实验对两种不同喷头所产生的细水雾抑制熄灭淬火油池火的研究发现,细水雾施加之初对淬火油池火有明显的强化作用,粒径和速度较大的细水雾强化燃烧的程度较大但持续的时间较短,且粒径和速度较大的细水雾抑制熄灭淬火油池火的效率较高.实验观测和分析表明,粒径和速度较小的细水雾主要通过卷吸空气强化燃烧,其灭火机理主要是火焰冷却和燃料表面冷却,粒径和速度较大的细水雾则主要通过共沸强化燃烧,其灭火机理主要是燃料表面冷却.