基于锥形量热仪的PVC电缆燃烧性能试验研究

采用锥形量热仪研究不同型号PVC电缆的燃烧性能.通过改变锥形量热仪的热辐射强度模拟不同规模的火灾.分析火灾中电缆样品的热释放速率、质量损失速率、烟气产生速率等重要参数,研究热辐射强度、电缆护套层厚度对这些参数的影响,以及不同火灾性能参数间的关系.结果表明,热辐射强度越大,电缆的平均热释放速率、质量损失速率和烟气产生速率的峰值越高;电缆护套厚度越大,平均热释放速率、热释放速率的峰值越高,燃烧持续时间越长.由于电缆结构的影响.电缆样品与护套标准片状样品的火灾特性存在差异.电缆样品的试验结果可以更好地反映电缆在真实火灾中的燃烧性能.     

磷酸铁锂电池组燃烧特性研究

为明确锂电池的火灾危险性,对不同数量磷酸铁锂电池组火灾时的电池表面温度、火焰形态、火焰温度、热释放速率、质量损失损率以及可燃气体体积分数等燃烧特性参数进行试验研究。结果表明:磷酸铁锂电池组的热失控温度约200～300℃,呈现集中燃烧,气相火焰温度可达1 100℃;磷酸铁锂电池组电池数量增加,喷射火焰出现的次数增多,热释放速率峰值相应出现;电池组最大质量损失速率随电池数量的增加呈幂函数变化,放热量与电池数量的1. 28次方成正比。     

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。     

样品尺寸对热塑性聚氨酯燃烧性能的影响研究

采用锥形量热仪对不同尺寸的热塑性聚氨酯材料进行小尺寸燃烧试验研究,获得了点燃时间、热释放速率、烟气释放速率及燃烧特性指数等参数,分析了样品尺寸对其燃烧性能的影响。结果表明:点燃时间随着材料厚度的增加而延长;材料厚度的增加加长了内部导热过程,使热释放速率峰值和烟气释放速率峰值增大,到达峰值的时间延长;燃烧特性指数中火灾增长指数和火灾增长速率指数基本随着宽度的减小而增大;放热指数、烟因子和点燃指数受材料的厚度影响较大,前两者随着材料厚度的增加而增加,后者随材料厚度的增加而减小。     

基于CONE和MCC的典型电缆燃烧性能研究

采用锥形量热仪和微燃烧量热仪对四类不同护套材料的八种电缆样品进行燃烧性能分析,研究结果表明：电缆燃烧热释放过程不仅与护套、绝缘的材料密切相关,也与电缆结构密不可分;对于护套材料相同而大小或结构不同的电缆点燃时间和到达第一个峰值的时间以及第一个峰值最大热释放速率基本一致;聚烯烃无机阻燃材料电缆能够有效降低热释放速率峰值,CO2、CO释放量也明显低于橡胶电缆、普通PVC电缆和阻燃PVC电缆;微燃烧量热仪和锥形量热仪实验数据存在一定的相关性,微燃烧量热仪实验数据可以对电缆锥形量热仪实验的第一燃烧阶段燃烧行为进行预测。     

PVC电缆全尺寸燃烧试验与数值模拟研究

在利用锥形量热计测试方法获得电缆燃烧热、点燃温度等火灾数值模拟参数基础上,利用FDS数值模拟软件对电缆全尺寸试验平台电缆燃烧试验进行模拟.对比模拟结果与试验结果发现,热释放速率、温度等参数吻合较好.热释放速率到达峰值时间试验值为231 s,模拟值为243 s; 热释放速率峰值试验值为53 kW,模拟值为55 kW.研究表明,利用数值模拟对电缆燃烧过程进行精确模拟是可行的.     

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。     

基于正交试验的谷物粉尘燃烧特性影响因素研究

为了研究谷物粉尘燃烧特性影响因素，以可食用玉米淀粉为研究对象，通过ZY6243锥形量热仪（CONE）进行了单因素和正交试验，研究了粉尘粒径、惰性介质CaCO3质量分数、热辐射通量对玉米淀粉燃烧特性的影响效应。应用直观分析法和方差分析法定性地研究了各因素对玉米淀粉热释放速率峰值的影响程度并进行了排序，2种方法得出的结论基本一致。研究结果表明:各因素对玉米淀粉热释放速率峰值的影响程度依次为:CaCO3质量分数＞粉尘粒径＞热辐射通量；其中惰性介质CaCO3对热释放速率峰值和引燃时间的影响最为显著。     

城市综合管廊电缆火灾数值模拟及影响因素分析

为了研究城市综合管廊电缆火灾的发展过程及规律,为电缆舱室的火灾防治和结构设计提供参考,以义乌商城大道综合管廊工程为依托,采用火灾动力学三维模拟软件FDS建立全尺寸火灾模型,分析了电缆舱室内火灾发展过程及烟气温度分布规律,研究了舱室截面尺寸对电缆火灾热释放速率的影响规律。研究结果表明:综合管廊电缆舱室发生火灾时,点火源同侧电缆和另一侧电缆先后被引燃,火场温度较高,最大火灾热释放速率达11. 2 MW。着火分区内电缆燃烧范围约为25 m,属通风控制型火灾,建议采用密闭自熄辅以自动灭火系统的消防措施。舱室净高是影响电缆火灾的发展速率及其热释放速率峰值的重要影响参数,通道宽度对电缆火灾的影响较小,建议电缆舱室通道宽度取为1 200 mm,最上层电缆距其顶板净距取为600 mm。     

管廊内电缆内热源燃烧过程数值模拟研究

为预防综合管廊局部空间内部电缆火灾事故的发生，运用火灾动力学模拟软件(FDS)三维传热和热解模型，对15 kV铜芯电缆着火过程建模分析，分析不同条件下电缆温度分布、热解气体分布以及热释放速率(HRR)曲线，以及热源功率大小和持续时间对电缆燃烧过程的影响。结果表明：随着热源功率的增加，电缆着火时间缩短，火灾危险性增加；HRR峰值和最大火蔓延长度(FSL)随着热源功率的增加呈线性增长；及时阻断热源功率可有效预防火灾的发生；热源功率消失后的火焰残留时间随着热源功率持续时间的增加整体呈现先上升后下降的趋势。     

不同点火模式下软质聚氨酯泡沫燃烧的实验研究*

为研究软质聚氨酯泡沫（FPUF）的燃烧行为对火灾的影响,采用锥形量热仪（CONE）分析FPUF在强制点火和非强制点火模式下的燃烧行为、热释放速率HRR、质量损失速率MLR和燃烧效率η。研究结果表明:当外部辐射≥40 kW/m2时,FPUF在2种点火模式下燃烧的HRR和MLR均出现2个明显的峰值且η约为88%;当外部辐射<40 kW/m2时,FPUF在非强制点火模式下燃烧的HRR和MLR曲线趋于单峰形式;FPUF在强制点火模式下燃烧前期为异氰酸酯（TDI）和多元醇的混合燃烧,在非强制点火模式下为TDI的挥发。根据研究结果修正现有燃料组分的热值计算方法,获得FPUF和多元醇的热值分别为（20±2）,（28±3） kJ/g。     

辐射热流作用下树叶样品的燃烧特征研究

研究植物叶样在外部热辐射和值班火源作用下的燃烧现象特征并探索其成因和物理及化学本质。采用锥形量热仪开展实验,热辐射强度分别设定为35kW m-2、55kW m-2、70kW m-2和85kW m-2。实验样品为针阔叶树种共13种,其含水率在45%至79%间变化。实验表明,样品表现出不同的着火模式,有的为明火,有的则为阴燃,取决于树种和设定的辐射强度。样品出现有焰燃烧现象的最低热释放速率峰值(PHRR)在22.3kW m-2至35.6kW m-2之间,反映了形成气相火焰所需最低挥发分质量流率。气相产物CO2产生速率的峰值与PHRR呈高度线性性,表明了不同样品间气相燃烧或固相表面氧化(阴燃燃烧)反应的相似性。进一步分析表明,出现的独特热释放速率尖锐峰形是样品分层特性以及树叶的物理属性和热物性共同作用的结果。具有热薄特性的样品表层,在实验初期是接受外部辐射热的主体,其热解的产物是形成气相火焰的物质来源;在其转变为焦炭层后,对辐射热流向内层的渗透具有阻挡作用。建立起来的认识对于评估分层样品的燃烧性有一定的指导意义。     

阻燃剂对棉布和地毯热解燃烧性能的影响研究

研究了氢氧化铝和三聚氰胺氰尿酸盐对棉布和地毯热解和燃烧行为,考察了阻燃剂添加量对棉布和地毯点燃时间、热解速度和火焰持续时间的影响,并利用锥形量热仪测定了添加阻燃剂前后材料在点燃时间、热释放速率、质量损失速率和CO释放速率的变化,结果表明海水中添加10%的Al(OH)3和MCA可显著降低棉布和地毯的热解速度及热释放速率.     

氧化铁粒径对固体推进剂火焰特征参数影响的试验研究

针对5-氨基四氮唑/硝酸锶固体推进剂在实际应用中存在的推进剂火焰偏大、容易在灭火装置喷口处形成外喷火焰的问题,选用了微米氧化铁和纳米氧化铁作为催化剂,分别从火焰形态、质量损失速率、热释放速率、无量纲火焰高度模型几个角度开展研究,对比了两种不同粒径的氧化铁对5-氨基四氮唑/硝酸锶固体推进剂燃烧火焰的优化效果。根据燃烧试验结果,发现不论是富氧燃烧还是贫氧燃烧,在降低推进剂燃烧时的火焰高度方面,微米氧化铁均明显优于纳米氧化铁;在提高质量损失速率方面,微米氧化铁的加速效果也要优于纳米氧化铁。基于传统的液态燃料油池火发展的火焰高度预测模型,将无量纲火焰高度与热释放速率的分析关系应用到固体推进剂燃烧领域,考虑使用无量纲火焰高度的分析方法,对固体推进剂燃烧过程中的火焰高度进行预测,建立了5-氨基四氮唑/硝酸锶固体推进剂的无量纲火焰高度模型,发现不含氧化铁和含有氧化铁的5-氨基四氮唑/硝酸锶固体推进剂燃烧时的火焰高度与热释放速率的n次方成正比,该无量纲拟合可以对固体推进剂火焰高度进行预测。最终,得出了微米氧化铁比纳米氧化铁更适合作为催化剂被用于5-氨基四氮唑/硝酸锶推进剂中,有利于提高固体推进式灭火装置的灭火效果。     

侧向风速作用下聚氨酯泡沫双火源火蔓延研究

为探究环境风作用下逆向双点火源聚氨酯泡沫火蔓延及融合行为，开展多组对照实验并从材料传热机理角度分析侧向风速对火蔓延行为中火羽流形态、质量损失和辐射热流场等特征参数的影响。结果表明:风速与上述参数之间存在非线性关系。环境风效应使火焰被拉长且敷贴于预热区表面，增大预热区面积和热反馈；侧向风速的增加对FPU板材质量损失的影响逐渐弱化，且板材的熔滴率与风速呈正相关；无论侧向风是否存在，两侧逆向火焰融合后均达到整个蔓延过程中的峰值温度；风速的存在限制了火焰温度与辐射热通量峰值，也缩短了温度和辐射峰值出现的时间。     

火焰引燃高速列车行李燃烧特性全尺寸试验研究

以CRH1高速列车20 kg旅客行李为研究对象,采用家具量热仪和全尺寸试验研究了不同引火源功率、不同通风量等条件下行李点燃特性、热释放速率、质量损失率、热释放总量、烟气释放速率等火灾参数,总结了其燃烧行为及特性。结果表明:高速列车20 kg旅客行李燃烧特性易受通风量、引火源功率等火场环境影响;引燃时间为1~2 min,持续燃烧时间在27~35 min;热释放速率可达347.3 k W以上,因行李压实较为紧密,燃烧不够充分,产生大量高温未完全燃烧气体,极大程度增加列车车厢回燃性;质量损失率较小,行李燃烧不充分;温升速率快,最高温度可达230℃;产烟量较大,透光率最低为35%;行李热释放总量THR随着引火源功率增加而增大,最高可达到213 MJ,控制引火源功率是减小行李热释放总量THR的关键。