飞火和热辐射耦合作用点燃松针的实验研究

飞火颗粒点燃和火焰辐射引燃是森林-城镇交界域火灾两种主要引燃方式。已有很多研究关注单种引燃方式,但缺乏二者耦合作用下的引燃机理研究。实验研究了热颗粒与热辐射耦合作用下松针燃料床的点燃行为,分析了热颗粒尺寸、温度及辐射热通量对点燃特性的影响。实验结果表明:热颗粒和热辐射耦合作用的点燃危险性远远高于热颗粒或者热辐射单独作用下的点燃危险性。耦合作用时,点燃概率随颗粒尺寸、温度和辐射热通量增大而增大,热颗粒临界点燃温度以及临界辐射热通量均随热颗粒尺寸增大而降低;阴燃向明火转变的点燃时间随辐射热通量增大而降低,但与颗粒状态呈现出较为复杂的关系。     

建筑装饰板材的ISO ROOM大型热释放速率测试与研究

本文介绍ISO ROOM火灾实验方法及其对建筑装饰板材的热释放速率(HRR，Heat Release Rate)测试与研究，同时还研究了热释放速率与室内燃烧过程中其它动力学相关参数的关系。研究结果表明，三合板(PLY)、中密度纤维板(MDFB)和三聚氰胺面板(MFCB)都有具很高的热释放速率，且特征相似；而阻燃压合板(FRCB)和石膏板(GYP)的热释放速率很低，不过阻燃压合板(FRCB)在室内高温长时间作用下能发生轰燃。研究结果还表明，建筑装饰材料的ISO ROOM实验的热释放速率对室内热层温度、地面热流强度和出口气体流速有显著的影响。     

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。     

竹地板与普通实木地板燃烧性能的锥形量热仪对比实验研究

随着竹地板的广泛应用,竹木地板的火灾燃烧性能也将引起人们的关注.本文采用锥形量热仪对竹木地板的引燃时间、热释放速率、总热释放和一氧化碳的产率及体积比浓度等燃烧性能与普通实木地板进行了比较研究.研究结果表明:在相同条件下,竹木地板试样的引燃时间较短,临界引燃辐射热通量较低,引燃危险相对较大;竹木地板试样燃烧中第一个热释放速率峰值出现的时间短,且峰值相对较大,其潜在的轰燃危险相对较大;此外,竹木试样的一氧化碳的产率和燃烧初期在烟气中的体积比浓度相对较大.     

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。     

含磷单体/碳纳米管阻燃改性不饱和聚酯复合材料的制备及其性能研究

以三氯氧磷、苯酚和丙烯酸羟乙酯为原料合成了含磷阻燃单体(DPHE),并作为反应型阻燃剂通过自由基共聚,将其引入不饱和聚酯树脂中,同时添加多壁碳纳米管(MWCNTs),制备不同组分的不饱和聚酯复合材料。采用极限氧指数、UL-94垂直燃烧法表征材料的燃烧性能并评定燃烧等级;通过锥形量热测试数据对材料燃烧过程中的热释放进行研究,结果显示,阻燃不饱和聚酯具有更低的热释放速率峰值(PHRR)和总热释放量(THR)。此外,采用热重分析(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)分别对材料的热降解性能和炭渣形貌进行研究,阐明了含磷阻燃单体和多壁碳纳米管的阻燃机理。     

热颗粒和热辐射共同作用阴燃点燃松针燃料床：数值研究

建立了热颗粒和热辐射共同作用下阴燃点燃松针燃料床的二维数值模型,计算得到了热颗粒和热辐射单独点燃以及共同作用点燃的临界条件,分析了燃料床的点燃过程。与前人实验数据对比表明数值模型能够较好预测临界点燃条件。金属热颗粒单独作用时点火所需的临界温度与颗粒直径呈双曲线关系。金属热颗粒与热辐射共同作用时,临界辐射热通量呈现出随颗粒温度和直径的增加而显著减小的趋势。热辐射持续供热能有效维持表层炭氧化反应,两者共同作用下点燃危险性增加。研究同时发现,燃料含水率对共同作用下的临界辐射热通量有较大影响。     

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。     

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.     

石膏基聚苯乙烯饰面防火板的阻燃性能研究

为解决建筑外保温系统发生火灾时火焰蔓延速度快和有毒烟气产生量大等问题,以α-盐石膏和粉煤灰为基材,氢氧化镁为无机阻燃剂,聚羧酸减水剂为外加剂制作自流平砂浆;通过正交试验,研究聚苯乙烯泡沫保温板(EPS)表面涂覆自流平砂浆对其阻燃性能和耐火性能的影响。结果表明:减水剂掺量是影响氧指数(LOI)测试结果的主要因素;氢氧化镁掺量对于热释放速率峰值(pk-HRR)、总热释放量(THR)以及点燃时间(TTI)的影响尤为明显;粉煤灰取代率是影响烟密度等级的主要因素;阻燃性能好的石膏基自流平砂浆最佳配合比为水胶比为0.30,粉煤灰取代率为30%,减水剂掺量为0.2%,氢氧化镁掺量为12%,饰面阻燃处理后能明显提高EPS板材的阻燃和抑烟效果。     

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.     

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。     

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。     

分岔隧道火灾火源位置对临界风速影响的数值模拟分析

为探究分岔隧道火灾火源位置对临界风速的影响规律,使用数值模拟方法对火源位于分岔隧道分岔口前和分岔口后的火灾场景下的临界风速进行研究.研究结果表明:火源位于分岔口后的主隧道时,临界风速明显大于火源位于分岔口前的临界风速;在一定范围热释放速率下,分岔隧道临界风速与热释放速率的1/3次方成正比;在分岔隧道模型中,相同热释放速...     

高压开关柜阻燃绝缘件在役老化诱发着火事故的综合分析

高压开关柜长期连续运行在高温高湿环境下,内部的阻燃绝缘件会老化而导致性能劣化,进而引起电弧击穿乃至着火事故。为揭示绝缘件样品老化对其击穿与引燃特性的影响机制,针对已在役运行12年开关柜内老化阻燃固封极柱样品和同配方新样品,开展了微观形貌、热重-差示扫描量热、热重-红外光谱和微量燃烧特性综合分析。结果表明:开关柜内的长期电热应力易使环氧树脂绝缘材料的微观结构产生破坏,内部易产生孔洞和裂纹,导致其绝缘性能下降;开关柜内的高温环境易使绝缘材料内部分子链缓慢断裂,导致老化样品更易受热分解;同时,柜内高温高湿环境既可使其材料内部孔隙吸湿而降低绝缘性能,还易导致磷系阻燃剂吸潮氧化,降低其阻燃性能;最后,与新样品相比,12年老化样品在升温初期的燃烧释热更高,一旦形成击穿电弧,更易着火燃烧。研究结果为高压开关柜因绝缘件老化失效而形成击穿起火事故提供了分析要点,并可作为未来更高性能阻燃绝缘件的优化设计依据。     

侧部点式排烟隧道火灾临界风速研究

为得到侧部点式排烟模式隧道火灾临界风速无量纲计算式,针对隧道侧部点式排烟模式,根据π定理和相似理论,采用量纲分析方法分析影响临界风速的相关因素,推导出影响临界风速3个因素的无量纲函数关系式;采用数值模拟方法,确定临界风速与火灾热释放速率、排烟量、排烟口距火源距离的量化关系。研究结果表明:当无量纲排烟口距火源距离小于2.22时,临界风速随排烟口距火源距离的增大呈1/25次方的增长关系,随排烟量的增大呈-3/50次方减小关系;当无量纲排烟口距火源距离大于2.22时,临界风速不再随排烟口距火源距离和排烟量的变化而改变;临界风速始终随火灾热释放速率的增大呈1/3次方增长关系。     

聚氯乙烯电缆料老化前后的火灾危险性研究

利用微型燃烧量热计（MCC）、热重分析（TGA）、实时红外光谱（RTFTIR）以及热重-红外联用技术（TG-FT-IR）研究了PVC电缆料老化前后火灾危险性的变化。MCC结果表明,老化后的PVC的最大热释放速率增加了56.3%,总热释放量从10.6kJ/g增加到16.8kJ/g,点燃温度也由302℃提前到282℃。TG-FTIR和RTFTIR的分析结果显示,PVC的主要降解产物有水、碳氢化合物、二氧化碳和一氧化碳。PVC达到最大降解速率的温度约为240℃,与MCC、TG的结果相符合。PVC的裂解气体中包含CO2和CO,还有剧毒气体HCl。这些实验数据说明PVC材料在使用过程中火灾危险性加大,为老城区电气线路和设备的改造提供了理论依据和实验基础。     

地铁轨道区火灾场景特性研究

在考虑人为恐怖袭击行为情况下，采用地铁轨道区模型实体火灾试验研究了地铁轨道区的火灾场景。得出了模拟地铁轨道区在火灾中的热释放速率，烟气浓度，温度，烟密度的变化规律。通电模拟短路以致引燃方式着火的最大热释放速率为9．66kW。浇洒煤油方式点火，轨道区最大热释放速率达到了204kW。随着电缆的点燃，燃烧进行的较为缓慢，烟气上升至隧道顶，沿着顶部向开口外扩散。C02的浓度变化较为缓慢。至10’41″达到c02释放峰值5027．7ppm；至10’41″时C0浓度达到最大354．0ppm。在轨道区问燃烧过程中，高温烟气始终沿着隧道顶部扩散，低于1．5m的空间是相对安全的；高于1．7m的空间是相对危险区域。火灾中烟气是首先弥漫整个房顶，然后再往下漫延的。     

不同通风条件下柴油池火的实验研究

为了分析不同通风条件对柴油池火燃烧特性及引燃特性的影响,进行205 mm带水垫层柴油池火的引燃实验,通过对池火燃料的质量损失速率、火焰高度、温度及热辐射等的监测,分析通风环境中柴油池火的热传递规律。结果表明:当风速为0.5 m/s时,火灾进入旺盛阶段的时间提前,火焰平均温度最高;当风速为1 m/s时,风速的增加导致油池火的质量损失速率增加,位于主火源下风向的待引燃火源获得的热辐射通量增大,火灾旺盛阶段火焰的平均温度降低,火焰高度降低,下风向相邻油盘引燃的时间提前;1 m/s情况下,205 mm带水垫层柴油池火的安全间距需增加到1D以上;通风环境对池火发展及蔓延的影响是显著的,应适当加大下风向可燃物的安全间距,合理选择通风排烟风速,优化火灾应急救援策略。