不同侧壁高度油池火实验分析与模型建立

近年来中国兴建了很多浮顶油品储罐。当浮顶储罐内部液位较低时,罐体内部易积聚蒸气,火灾风险增大。一旦发生火灾易形成侧壁约束下的油池火,给油品储运安全造成严重威胁。该文采用石英玻璃材质的油盘,开展了不同侧壁高度(油盘侧壁上边缘到油品表面的垂直距离,h=3～50 cm)的正庚烷油池火实验,研究了侧壁高度对灾变过程和关键火灾参数(燃烧速率、火焰高度)的影响。实验结果表明：侧壁高度对整个燃烧过程影响明显,尤其是对初始阶段和稳定阶段。对于初始阶段,低侧壁油池火燃烧速率快速增加,但高侧壁油池火燃烧速率呈现先快速增加随后逐渐减小的趋势,这主要是由于火焰根部不断抬升进而远离油品表面造成的。对于稳定阶段,随侧壁高度的增加,燃烧速率呈现先减小后增大随后再减小的趋势。其中的先减小后增大趋势是由于火焰根部逐渐从油盘外进入油盘内造成的,而随后的再减小趋势主要是由于火焰根部不断抬升造成的。基于高侧壁稳定阶段的火焰形态,可将火焰划分为外部火焰和内部火焰。随侧壁高度的增加,外部火焰高度逐渐降低,内部火焰高度逐渐增加。基于量纲归一化分析,考虑侧壁高度和空气卷吸因素,引入油盘特征直径,建立了不同侧壁高度下的无量纲内部火焰高...     

柴油/甲醇/水三元乳化燃料及其燃烧特性分析

本文介绍了甲醇燃料在柴油机上的使用方案和特点．并在直喷式柴油机上对柴油／甲醇／水三元乳化燃料的燃烧特性进片了试验研究和理论分析．     

小尺度沸溢油池火灾燃烧速率特性试验研究

使用胜利原油对小尺度沸溢火灾燃烧速率特性进行了试验研究。分别记录了直径为0.1、0.15、0.2 m的原油沸溢油池火灾的燃烧过程,测量了燃烧速率和温度随时间的变化。根据燃烧速率和火焰高度变化对沸溢火灾燃烧进行阶段划分。探讨了不同直径及初始油层厚度对沸溢火灾燃烧速率的影响,在燃烧速率基础上建立沸溢强度模型。结果表明:沸溢火灾燃烧可以分为预燃、准稳态燃烧、沸溢燃烧、火焰熄灭4个典型燃烧阶段;沸溢燃烧阶段的燃烧速率和火焰高度显著大于准稳态燃烧阶段;沸溢火灾各阶段燃烧速率均随油池直径的增大而增大,且沸溢燃烧阶段的增幅明显大于准稳态燃烧阶段的增幅;准稳态燃烧阶段的稳定燃烧速率与初始油层厚度无关,随油池直径的增大而增大;沸溢强度随初始油层厚度的增加及油池直径的减小而增大,并与初始油层厚度和油池直径间的比值成正比。     

不同初始质量小尺度松木燃烧特性实验研究

近年来,世界范围内森林火灾事故频发,造成了极大的人员伤亡和财产损失。目前对于木材堆垛燃烧特征的理论及模型研究较为缺乏。本文以典型松木材料为对象,开展了不同初始质量的小尺度松木燃烧特性实验,研究了松木的质量损失速率、火焰温度等燃烧特征。结果表明：松木的剩余质量和质量损失速率都呈现“缓慢下降—迅速降低—逐渐平缓”的趋势;在松木燃烧初期,相同时间内松木质量和损失速率呈反比;在松木燃烧中后期,松木质量和质量损失速率呈正比关系;松木燃烧初期的热释放速率增长趋势为t2^火的定量数学模型;同一工况下热电偶到火源距离与热电偶的温度峰值和波动程度呈反比,且温度峰值的出现时间和波动程度大致相同。     

生物柴油-乙醇-水微乳化燃料的燃烧和排放特性

为了研究生物柴油-乙醇-水微乳化燃料在柴油机上的应用,在一台单缸直喷式柴油机上进行了燃烧特性和排放特性的对比试验,分别使用燃烧分析仪和排放分析仪,测录燃料的燃烧压力和排放浓度.研究结果表明:与生物柴油相比,随着乙醇和水的加入,微乳化燃料的压力曲线、压力升高率曲线以及放热率曲线明显后移;小负荷时,生物柴油-乙醇-水微乳化燃料峰值燃烧压力高,而峰值压力升高率和峰值瞬时燃烧放热率略低;大负荷时,微乳化燃料峰值燃烧压力、峰值压力升高率和峰值瞬时燃烧放热率均明显增加;微乳化燃料燃烧开始时放热明显滞后,燃烧结束时放热明显提前,微乳化燃料NOx和烟度排放降低.     

O2/CO2环境对柴油燃烧特性的影响

为计算柴油在O2/CO2环境中火焰浮起长度（FLOL）,提出了柴油的耦合计算模型。该模型基于空气卷吸率计算公式,考虑了O2和CO2对FLOL的影响,引入空气与燃料的动态化学当量比,得到了O2/CO2环境中FLOL的计算公式。运用Converge软件对柴油的表征燃料正庚烷建立化学模型和物理模型,搭建了定容燃烧弹可视化试验台。对柴油在空气、50%O2/50%CO2和57%O2/43%CO2环境中的FLOL进行计算与试验,并对燃烧过程、温度云图和FLOL进行了分析。结果表明：该模型能计算柴油在O2/CO2环境中的FLOL,计算的最大平均误差为8.6%。     

不同配比的乳化生物质油/柴油空蚀行为的研究

文章利用磁致伸缩空蚀试验机研究了GCr15在不同配比的乳化生物质油/柴油中的空蚀行为,利用光学显微镜及扫描电镜观察了试样表面形貌,并用失重法评价了不同空化介质对材料空蚀程度的影响。结果表明,空蚀6h后,GCr15在20%的乳化生物质油/柴油中的空蚀失重达到最大,空蚀损伤最严重,整个试样的表面呈现微小的蚀坑,呈蜂窝状,此外,表面出现了一些较大的空蚀坑,其周围出现明显的裂纹。     

用差热分析(DTA)测定甜橙油—水乳化体系的相转型温度

制定了用差热分析(DTA)法测定水包油型(O/W)乳系相转型温度(Phase Inversion Temperature,PIT)的技术,研究了乳化剂浓度、乳化剂的HLB值,水相的pH等对于甜橙油—水乳系PIT的影响。     

生物油/生物柴油乳化燃料的制备及性质分析

针对生物质快速热解所制得的生物油黏度高、酸度高、含氧量高和水分高等缺点,提出了一种新型的生物油品质提升方法--乳化生物油/生物柴油.通过改变不同的反应条件发现,过高的乳化剂浓度会导致合并、结块,影响效果,过低则使乳化液不稳定;较高的搅拌强度会产生较稳定的乳化液;过长的反应时间将会导致乳化剂脱离生物油/生物柴油的表面.实验结果表明,最佳反应工况为乳化剂体积分数4 %,原始生物油/生物柴油体积比4 ∶ 6,搅拌强度为1200r/min,乳化温度30℃和混合时间15min.另外,对乳化燃料的含水量、黏度、分子量和酸度等物性的测试结果表明,与生物油相比,这些性质均有较明显提高.     

纵向通风对正方形酒精池火燃烧速率影响的实验研究

在低湍流风洞实验研究了0～3.95m/s的纵向通风对边长为4cm至9cm的正方形酒精池火燃烧速率的影响,并在实验数据的基础上分析了通风影响酒精池火燃烧速率的机理.实验表明,零风速时酒精池火单位面积燃烧速率基本一致;随着风速的增大,各油池燃烧速率呈单调递增趋势.通风使得酒精油池接收到的热反馈增强是燃烧速率加快的主要原因,其影响远大于对流强制蒸发的作用,且通风影响酒精燃烧速率的趋势主要决定于油池接收的总热反馈量.随着风速的增加,相较于油盘下风侧壁面,燃料表面接收到的热反馈对燃烧速率的影响逐渐占主导.     

柴油机燃用柴油/乙醇混合燃料的燃烧特性

分析了柴油机燃用柴油/乙醇混合燃料的燃烧特性和放热规律,研究了相同十六烷值条件下混合燃料中含氧量对燃烧特性和放热过程的影响,为柴油机燃用含氧混合燃料提供理论指导和试验依据.研究结果表明:十六烷值改进剂(亚硝酸异戊酯)的体积分数为0.2%时,可使其着火性能与乙醇的体积分数减小10%时的水平相当.当保持十六烷值不变,混合燃料中氧的质量分数提高3.6%,扩散燃烧期和总燃期的曲轴转角平均缩短0.8°,中高负荷放热率曲线型心位置的曲轴转角向上止点平均靠近0.25°,可以认为,试验结果反映了混合燃料含氧量对燃烧的影响.     

直喷式柴油机燃用F-T柴油时燃烧特性的研究

根据实测的喷油器针阀升程和示功图，对一台单缸、直喷式柴油机燃用Fischer—Tropsch（F—T）柴油时的燃烧放热规律进行了计算，并系统分析了其燃烧特性．研究结果表明：与0号柴油相比，F—T柴油的喷油延迟角和喷油持续期稍长，滞燃期平均缩短了18．7％，预混燃烧放热峰值平均降低了26．8％，扩散燃烧放热峰值较高，快速燃烧期较短，燃烧持续期相当；燃用F—T柴油时的最高燃烧压力略低，最大压力升高率显著降低，燃烧噪声和机械损失较小，有效燃油消耗率和有效热效率得到了改善．     

城市污泥燃烧特性的实验研究

在热重分析仪上进行了城市污泥的燃烧实验,研究了在不同的加热速率（10℃/min、20℃/min、30℃/min）和不同的粒径（60-80目、80-100目和>120目）的条件下的污泥燃烧特性,并求取了反应动力学参数。发现污泥的燃烧过程可以当成由三部分组成：水分的蒸发、挥发分逸出及燃烧、挥发分燃尽及固定碳燃烧,加热速率及粒径大小均会影响反应动力学参数,但前者的影响并不明显,后者的减小会使反应活化能降低。     

缸内直喷液化石油气/柴油混合燃料发动机燃烧特性研究

根据实测示功图,系统分析了柴油中掺混不同比例的液化石油气(LPG)时发动机的燃烧放热规律.研究结果表明:混合燃料中LPG的质量分数小于10%时,其燃烧放热规律与纯柴油基本相同,随着LPG质量分数的增大,最高爆发压力和压力升高率降低,对应的曲轴转角滞后;当发动机转速较低时,在LPG质量分数大于20%后,混合燃料的燃烧始点比纯柴油延迟7°~11°,最高燃烧放热率略高于纯柴油,对应的曲轴转角滞后,预混合燃烧量增加,扩散燃烧量减小,燃烧持续期缩短约6°~9°;当发动机转速较高时,在LPG质量分数大于20%后,混合燃料的燃烧始点比柴油延迟11°~13°,最高燃烧放热率远低于纯柴油,燃烧持续期延长约22°~25°;在不优化发动机供油提前角等参数时,LPG的质量分数不宜高于20%.     

TA—1型乳化柴油的研究与实践

研制了ＴＡ－１型柴油乳化剂，按最佳乳化工艺条件配制的乳化油，在不同机器上进行试验研究。结果表明：台架试验节油率为７．９２～１０．８２％，行车试验节油率为１２．１５～１５．１６％，烟度降低率为４６．８７％，社会经济效益显著。     

生物油/生物柴油萃取液的燃料物性及发动机燃烧排放特性

为了提升生物油的品质以实现其在柴油机上的应用,采用生物柴油对生物油进行溶剂萃取提质处理,获得了上层萃取液,并对该萃取液的物性及其在柴油机中的燃烧与排放特性进行了研究。萃取液的热重和红外光谱分析表明:生物油中的醇类、醚类、酮类、羧酸类物质等易挥发的轻组分和少量的大分子化合物被提取至生物柴油中,形成了上层萃取液。测量萃取液的燃料物性发现:在30℃时,与生物柴油相比,萃取液的密度升高了0.9%,黏度降低了11.4%,表面张力降低了0.4%,萃取液作为车用燃料时其雾化和蒸发特性相较生物柴油有所提升。萃取液的燃烧与排放特性研究表明:与生物柴油相比,萃取液具有较长的滞燃期和预混燃烧期,具有较短的燃烧持续期和较高的瞬时放热率峰值;燃用萃取液时有效热效率降低了1.3%,但常规排放明显降低,HC、CO、NO_x和碳烟排放分别降低了20.3%、37.8%、8.7%和14.8%。研究结果表明:生物油/生物柴油萃取液的物性及其发动机性能接近甚至优于生物柴油,生物柴油萃取生物油的方法是实现生物油在柴油机上应用的较好选择。     

基于氢气/柴油RCCI燃烧的热效率与损失联合优化

随着石油资源的匮乏、排放法规的日益严苛以及碳达峰、碳中和目标的提出,内燃机急需实现高效清洁燃烧,所以可再生无碳清洁燃料氢气与高效低排放燃烧模式反应活性控制压燃(RCCI)逐渐成为研究热点.通过将KIVA-3V程序与非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)耦合,对氢气/柴油RCCI燃烧进行了参数优化,以实现等效指示燃油消耗率(EISFC)与■损失的最小化,确定了不同初始参数对■损失的影响规律及作用机理.结果表明,由于等效指示燃油消耗率随着燃烧温度非单调性变化,等效指示燃油消耗率和■损失之间呈现明显的此消彼长关系,所以很难同时实现等效指示燃油消耗率和■损失的最小化.基于化学反应路径、燃烧温度与燃烧持续期对■损失的影响,提高预混能量比与柴油第一次喷射比例可以有效降低■损失.     

基于Python的CO2/O2氛围下柴油燃烧火焰特征分析

为分析柴油在CO2/O2氛围下燃烧的火焰特征,利用光学定容燃烧室测试并拍摄了6种不同工况下的柴油燃烧过程. 基于自编的Python代码对火焰图像进行后处理,提取出火焰浮起长度、红绿分量比、平均亮度、相关性系数、面积变化率和重叠率等特征参数并进行分析. 结果表明：在空气和CO2/O2氛围下,柴油火焰浮起长度和相关性均随燃烧进程先增大后减小再增大,平均亮度则先增大后减小,其在空气下和35% CO2+65% O2氛围下的峰值分别为210.75 px和138.89 px. 在火焰发展阶段,红绿分量比保持在0.8~1.2之间,而在火焰熄灭阶段,随着CO2浓度减小和O2浓度增大,红绿分量比有所减小. 与在空气下燃烧相比,柴油在CO2/O2氛围下的燃烧火焰形状更加细长,湍流现象更加明显,火焰浮起长度缩短,平均亮度下降.     

高浓度CO2对柴油着火延迟特性的影响

为了研究柴油在高浓度CO2下环境中的着火延迟特性,提出了适用于该环境下的着火延迟时间公式。该公式考虑了CO2的热效应和第三体效应对着火延迟的影响,分析了CO2摩尔浓度与着火延迟的关系,运用chemkin模拟了CO2对OH自由基生成速率的影响。对该环境下柴油的着火问题进行了定容燃烧弹的可视化实验研究和仿真计算。结果表明：着火延迟时间公式在CO2浓度小于60%时能够有效表达CO2对着火延迟时间的影响;CO2浓度大于60%时,反应H2O2+M→2OH+M中的第三体效率降低导致着火延迟增长变慢。     

顺风条件下木材表面火蔓延特性的实验研究

通过模拟实验方法研究了顺风条件下木材表面的火蔓延特性；连续观察和记录了木材表面的火蔓延行为，并利用温度示踪技术连续考察和分析了木材表面的火蔓延过程；分析讨论了木材在顺流条件下的火蔓延机理．同时，测量获取了不同木材表面在不同来流条件下的温度和火蔓延速率，为建立相应模型提供实验依据．