外部辐射下汽车变速器油燃烧特性及其火灾危险性研究

为了加深对汽车上2种典型变速器油(自动变速器油和无级变速器油)火灾危险性的了解,在锥形量热仪上通过耗氧原理对2种油进行了小尺度研究。辐射强度从15 kW/m~2到40 kW/m~2,每5kW/m~2一个标度。试验测得点燃时间、热释放速率、放热总量等一系列参数用以表征油燃烧危险性。基于试验结果,从火灾增长指数、火灾性能指数、热危险性评价等方面讨论了2种油品的火灾危险性:自动变速器油趋于较长燃烧时间,无级变速器油火势增长较快。点燃时间与辐射强度呈指数关系,通过拟合得到2种油品的拟合指数均为0.55。自动变速器油和无级变速器油的临界辐射强度分别为2.949kW/m~2和0.961 kW/m~2。引入Petrella评价体系来判断油品的闪燃危险性,发现油的闪燃危险性随辐射强度增加而增加,综合考虑可得自动变速器油的危险性高于无级变速器油的危险性。因此,建议采取防辐射、安全隔离、选用安全性高的油品等措施来进行火灾预防。     

基于锥形量热仪的计算机显示器燃烧特性分析

利用锥形量热仪对计算机显示器材料进行小尺寸燃烧性能试验研究,通过改变锥形量热仪的热辐射强度模拟中、小规模火灾。分析火灾中显示器样品的热释放速率(HRR)、质量损失速率、CO产生率和比消光系数。试验发现当热辐射强度为35 kW/m2时,计算机显示器的热释放速率比其在热辐射强度为75 kW/m2时多一个加速增长阶段,主要原因是在此热辐射强度下,材料热解速度缓慢,表面炭层厚度逐渐增厚,热量积聚后,材料热解速度增大,热释放速率加速达到第二个峰值;显示器材料在2种热辐射强度下的质量损失速率分3个阶段,炭层的包覆作用对其质量燃烧速率影响较小;显示器材料在燃烧过程中CO产生率、比消光系数和质量燃烧速率成线性递增关系。试验结果可反映显示器在真实火灾中的燃烧特性。     

棉花阴燃和明火燃烧特性的对比研究

利用锥形量热仪,选取不同辐射强度,分别在使用和不使用点火器条件下,对棉花进行了热辐射引燃实验,发现在热辐射强度大于6kW/m2的情况下,使用点火器时棉花发生明火燃烧,不使用点火器时棉花发生阴燃燃烧。实验分别测得了在两种燃烧形式下的引燃时间、热释放速率、质量损失速率一氧化碳生成率,结果表明:无论是发生阴燃还是明火燃烧,引燃时间均随着辐射强度的增加而减小,且引燃时间平方根的倒数与辐射强度成线性关系;热释放速率、质量损失速率的峰值和平均值均随辐射强度的增加而增加,但在同一辐射强度下,明火燃烧的峰值和均值均比阴燃燃烧时的大;明火燃烧的一氧化碳平均生成率随着辐射强度的增加而减小,阴燃燃烧的一氧化碳平均生成率随着辐射强度的增加而增加。     

基于锥形量热仪实验的卷烟及其包装材料燃烧特性研究

用ISO5660锥形量热仪研究了成品卷烟及其包装材料的燃烧特性,获得了这些材料在不同热辐射强度下的点燃时间和热释放速率等火灾特性参数.结果表明:烟支及其包装材料受热辐射时均可被点燃,热辐射强度越大,引燃时间越短;随辐射强度的升高样品的热释放速率呈递增趋势;在较强热辐射强度(≥25 kW/m2)下,组合样品的火灾危险性相对较大.     

火灾中3种木质地板的燃烧性能研究

木质地板的使用加大了室内火灾发生的几率,增加了室内火灾的荷载,强化了火灾的发展与蔓延.定鼍研究木质地板的燃烧性能对于减少室内火灾的发生,控制火灾的发展非常重要.应用着火温度测定仪、烟密度测定仪和锥形量热仪,测定了竹地板、实木地板和复合地板3种常用的家庭装修地板材料的燃烧性能.结果表明:竹地板、复合地板和实木地板的点着温度分别为277℃、285℃和290℃;火灾前期,释放的烟密度由大到小依次为:竹地板、实木地板和复合地板,火灾中后期释放的烟密度由大到小依次为:竹地板、复合地板和实术地板;竹地板、复合地板和实术地板的引燃时间分别为35 s、44 s和45s;竹地板、复合地板和实木地板的平均热释放速率分别为368.7kW/m2、357.7 kW/m2和380.1 kW/m2;竹地板、复合地板和实木地板的总热释放分别为330 kW/m2、331.8 kW/m2和414.3 kW/m2;竹地板、复合地板和实木地板的CO生成产率分别为:0.000 417 g/s、0.000 328g/s和0.000 296g/s.根据对点着温度、引燃时间、烟气密度、热释放速率和CO生成产率等指标的分析可知,3种木质地板中,竹地板的燃烧性能最强.其次是复合地板,实木地板则最弱;但实术地板的总热释放量最大,对火场人员的热伤害最为严重.     

轻质油品罐区流淌火灾发展特征和危害研究

为了研究罐区储运过程中发生泄漏导致的流淌火事故,设计并搭建了流淌火燃烧试验平台。采用流淌火燃烧试验平台和CFD数值计算2种方法研究了汽油流淌燃烧特性,对比分析表明,流淌火实体试验与CFD数值计算的结果误差在可接受范围内。基于上述结论,以防火堤内储存汽油的4个2 000 m3汽油储罐罐组为研究对象,模拟计算输油管道泄漏至防火堤内引发流淌性火灾的危害特性,得到了流淌火灾蔓延发展过程以及流淌面积、温度场等特征参数的变化规律。研究结果表明:泄漏速率保持不变时,流淌面积逐渐增大直至趋于稳定,其增长速率不断减小;流淌火发展至稳定燃烧阶段时,临近储罐被火焰包围,其中高度为5 m处的罐壁温度和辐射强度最大,温度在1 300 ℃左右波动,辐射强度稳定在500 kW/m2左右。     

基于锥形量热仪的典型软垫座椅材料燃烧特性研究

采用锥形量热仪研究不同热辐射功率下典型软垫座椅材料(聚氨酯泡沫填料/包覆层组合件)的燃烧特性,为软垫座椅的火灾安全提供技术支持。结果表明:在点燃性能方面,聚氨酯泡沫/人造革组合件的耐热性相对最高,其点燃前包覆层开口临界辐射功率为40~45 k W/m~2,聚氨酯泡沫/尼龙组合件不易被点燃,其包覆层具有较高的阻燃性;分析材料的热释放速率(HRR)曲线得到,聚氨酯泡沫/人造革组合件充分燃烧过程中出现2个增长峰,且峰值相对较低,而聚氨酯泡沫/化纤与聚氨酯泡沫/尼龙组合件只有1个增长峰,且在50k W/m~2热辐射下峰值均达到600 k W/m~2以上;采用多种评价指标对各组合件进行评估,发现FGI分析与Petrella风险矩阵更适用于组合件材料的火灾危险性评估。     

HIPS阻燃复合材料三元潜在火灾危险性评价

将高抗冲聚苯乙烯树脂颗粒(纳米/微米级)、十溴二苯乙烷颗粒、三氧化二锑、弹性体、分散剂和偶联剂通过一步熔融共混工艺先行制备UL94 V-0级阻燃母粒,再将其与HIPS本体树脂按不同比例混合制得阻燃复合材料,并利用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)及ISO 5660锥形量热计三项测试表征制得样品的燃烧和火灾性能,从中提炼和分析LOI、垂直燃烧等级和最大热释放速率(Pk HRR)等三元关键指标相关性,给出了定性定量相结合的潜在火灾危险性分级范围。结果表明:UL94燃烧等级和Pk HRR相关性体现为当Pk HRR≤330.0 k W/m~2时,试样UL94等级均为V-0级;UL94燃烧等级和LOI相关性体现为随UL94燃烧等级从V-0降到HB时,试样LOI从27.0降到17.0;Pk HRR与LOI相关性体现为Pk HRR与LOI呈粗略反向线性相关性;UL94燃烧等级、Pk HRR和LOI三元相关性体现为当LOI22.0、Pk HRR为399.0~665.0 k W/m~2时,材料UL94燃烧等级介于HB~V-2。     

橡胶轮胎燃烧特性的实验研究

利用锥形量热计对橡胶轮胎在25kW/m2和50kW/m2辐射能量条件下的点燃性能、热释放性能、质量损失速率、烟气毒性及烟气的减光性进行了实验研究。实验表明:在较高的辐射热通量下,橡胶轮胎的点燃时间会大大缩短;橡胶轮胎的热释放速率和质量损失速率呈线性关系,其平均有效燃烧热远高于在相同实验条件下得到的木材实验数据;橡胶轮胎燃烧会导致较高的CO/CO2生成率和烟气平均比消光面积,对人员逃生和消防扑救极为不利。     

典型阴燃物质燃烧特性实验研究

采用锥形量热仪对海绵、榆木屑、棉布和包装箱纸板四种易发生阴燃导致火灾的多孔材料的燃烧特性及其影响因素进行了比较研究。实验结果表明：辐射强度是影响材料燃烧性能的首要因素,辐射强度越大,燃烧性能越好;含水量对多孔材料的燃烧特性有较大影响,增加一定含水量后,一方面可降低火灾危险性,主要表现为：引燃时间明显延长,燃烧强度降低,...     

港珠澳大桥沉管隧道接头耐火性能试验研究

为研究港珠澳大桥沉管隧道管节接头的耐火性能,在1∶5缩尺寸模型内进行了4次单孔接头整体在不同特性防火板保护下的火灾试验。试验主要量测了火灾全过程中防火板背火面、混凝土、钢筋、防火隔断、止水带等位置温度随时间的变化情况。结果表明:1)1 200℃火灾持续2 h,接头在25 mm～30 mm厚单层防火板保护下,混凝土外表面温度不超过380℃、止水带温度不超过70℃;2)防火板背火面温度场主要受炉内温度分布的影响;3)火灾下防火板受火面裂纹的产生与板材支承条件相关,裂纹的形态与板材性质相关;4)考虑板材厚度影响,港珠澳大桥沉管隧道所使用的防火板综合耐火性能最优。     

霉变对储存水稻燃烧行为影响的研究

储存水稻火灾危险性研究具有重要意义。通过研究霉变对储存水稻燃烧行为的影响,确定其火灾危险性。锥形量热燃烧实验(Cone Test)结果显示,霉变样品可以在更小的外加辐射下被点燃;在四种热辐射(25 kW/m2,35 kW/m2,45 kW/m2,55 kW/m2)下,霉变样品的着火时间(TTI)与火灾性能指数(FPI)均小于未霉变样品;而火灾蔓延指数(FGI)高于未霉变样品。Cone Test结果表明霉变显著提高了储存水稻的火灾危险性。差示扫描量热仪(DSC)测试发现在低温时霉变样品比未霉变时吸热焓值提高了3.6倍,表明其析出了更多的小分子挥发物。结合气相质谱联用(GC-MS)测试确定了霉变样品析出的挥发物中含有醇类, 酯类和醛类等易燃物。采用稳态管式炉(SSTF)进一步研究储存水稻的充分燃烧行为,结果显示热释放量及烟气毒性与样品质量(20 g,40 g)以及一次进气量(10 L/min,20 L/min,30 L/min)有关,霉变对于两者的影响较小。     

变压器油池火燃烧规律的实验研究*

为对变压器油池火灾进行准确有效的灭火，研究不同尺寸和不同厚度下变压器油的火灾动力学特征和基本燃烧特性，具体分析变压器油的燃烧过程和变压器油燃烧速率、火焰温度以及辐射热流随油池直径以及厚度的变化规律。结果表明:整个油品的燃烧过程分为预热燃烧阶段、稳定燃烧阶段和火焰熄灭阶段。对于厚度大于10 mm的油池燃烧，稳定阶段的燃烧速率与油层厚度无关，稳定阶段的燃烧速率随着油池直径的增加而增加。同时，变压器油火灾连续火焰区温度接近750 ℃。对于稳定燃烧阶段下的变压器油燃烧，基于辐射通量可得出在燃烧过程中，辐射热量占总燃烧热的占比约为1/3。研究结果可丰富变压器油燃烧的基础数据，为变压器火灾的灭火提供参考。     

不同热辐射强度下秸秆燃烧特性实验研究

为了探讨秸秆在不同规模火灾中的燃烧特性,采用锥形量热仪测得秸秆点燃时间、热释放速率、一氧化碳产生率等参数进行模拟实验,结合热重分析法研究秸秆的热解过程。结果表明:随着辐射强度的升高,秸秆由阴燃向明火转化,热释放速率、烟释放速率随之加快,缩短了点燃时间并降低了CO等有毒气体排放速率。热重分析得到秸秆在各个温度段下的反应情况,解释了在不同辐射强度下秸秆点燃性能实验现象及其反应机理,为防止火灾事故发生提供了可靠的理论依据。     

Experimental Investigation on The Igniting Fire Sources in Wildland Fire

试图通过试验,研究从林火点火源的红外辐射谱特性确定火焰性质的方法。为此,研制了模拟试验台,可以同时测定各特征火焰区的红外辐射谱和平均温度。用普朗克定律和维恩位移定律对试验数据进行了处理。对三种典型的引火源（烟头、树枝和纸）进行研究的结果表明：引火源的辐射特征波长在１．１－２．１ｕｍ,３．８－４．０ｕｍ,７．８－８．２ｕｍ波段内分布,此波长与各火焰区的特征温度存在对应关系。辐射温度随波长变化。在短波长处较低,此结果与将火焰辐射处理成黑体辐射时的普朗克定律大致相符     

汽车用聚合物材料火灾燃烧特性研究

为研究车用聚合物材料的燃烧特性，并对材料的火灾危险性进行全方位的评估，采用锥形量热仪，对汽车上常用的ABS，PP-PVC，PVC革-无纺毡以及无纺布-PVC聚合物材料进行分析表征，测得点燃时间、热释放速率、总热释放量、质量损失速率、烟气生成速率等参数。结果表明:ABS材料的点燃危险性相对最低，PVC革-无纺毡材料相对最高；随热辐射强度的增加，各样品的热释放速率和烟气生成速率明显加快；结合热释放速率峰值、均值和总热释放量可知，无纺布-PVC材料的热危险性相对最低；结合烟气生成速率和总烟释放量可知，ABS材料的发烟危害性相对最高，无纺布-PVC的相对最低；综合比较各样品的FGI和FPI值，安全等级由高到低依次为ABS，PP-PVC，PVC革-无纺毡，无纺布-PVC。     

聚丙烯酰胺聚合物互穿网络凝胶在透明防火玻璃中的应用*

为提高聚丙烯酰胺类透明凝胶材料的耐候性能,分别将丙烯酰胺与聚乙二醇2000、丙烯酸、甲基丙烯酸3种聚合物复配,构建聚合物互穿网络体系,然后与交联剂、阻燃剂和引发剂等共混制备透明防火凝胶并应用于灌浆型防火玻璃。研究结果表明:聚合物互穿网络结构能增强透明防火凝胶的热稳定性、耐火性和耐候性,但略微降低了凝胶体系透光率;3种聚合物互穿网络体系透明防火凝胶的综合性能排序为:聚丙烯酰胺-聚乙二醇2000体系＞聚丙烯酰胺-甲基丙烯酸共聚物＞聚丙烯酰胺-丙烯酸共聚物;相比于聚丙烯酰胺凝胶防火玻璃,聚丙烯酰胺-聚乙二醇2000互穿网络凝胶防火玻璃经50 kW/m2辐射功率加热3 600 s后,背面平衡温度降低约39.0%。研究结果拟为高性能阻燃透明防火玻璃的制备和应用提供理论参考和技术借鉴。