液氮抑制外部加热和过充锂电池模组热失控

为抑制锂离子电池模组的热失控传播，构建液氮(LN)对热失控的抑制试验系统，揭示在外部加热和过充条件下，LN对锂离子电池模组热失控传播的抑制作用。结果表明：外部加热条件下，热失控自紧贴加热板的电池向两侧传播，共6块热失控电池；同条件下，注氮后热失控电池温度降低超过100℃,峰值温度降低70℃以上，LN冷却效率为42.9%,有效利用率为4.1%,热失控剧烈程度降低，传播被阻断；改变加热板位置使LN不直接接触热失控电池时，LN的冷却效率为18.3%,有效利用率仅为2.1%,远低于接触组，且热失控电池回温至207℃,LN不能终止电池热失控进程，LN直接接触热失控电池时达到最佳抑制效果。过充条件下，电池模组内共7块热失控电池，峰值温度均超过345℃;注氮组无热失控电池，电池峰值温度为127.4℃,LN冷却效率为41.7%,在电池模组压降时注氮可防止热失控发生。     

过负荷铜导线金相显微特征分析

为考查铜导线金相组织随截面积、过负荷时间、倍数以及加热温度、加热时间、冷却方式的变化规律，本实验制备了不同线径的铜导线过负荷不同倍数和不同时间的试样，然后对过负荷铜导线在不同温度下加热不同时间并采取自然或喷水的方式进行冷却。通过观察过负荷铜导线试样的金相组织，分析过负荷铜导线金相组织随其形成条件的变化规律。结果显示，随过负荷时间的延长，铜导线金相组织由最初的纤维状组织变成柱状或等轴晶粒；过负荷倍数越大，形成的晶粒越大；当过负荷痕迹形成后，在低于其形成温度下加热，不影响其金相组织；导线截面积和冷却方式对铜导线金相组织影响不大。在实际火灾调查过程中利用过负荷铜导线的金相组织特征来证明火灾事实时，要综合考虑过负荷的形成过程。     

流体载热远红外气相辐射加热效果及影响因素研究

在“选择性催化还原法(SCR)脱硝-湿法脱硫”系统中,用SCR脱硝后回收的部分废热作为低温热源对湿法脱硫后的烟气进行远红外气相辐射加热,则可实现低成本、高效、简便的烟气再热.以导热油为载热流体,对远红外气相辐射加热湿法脱硫烟气的效果及其影响因素进行了研究.结果表明:流体载热远红外气相辐射加热方式较传统加热方式效果明显;加热终温随导热油温度和进口气体温度升高而升高,而随辐射距离、进口气体流量增大而降低;加热速率随导热油温度升高而增大,而随辐射距离、进口气体温度和进口气体流量增加而减小;加热管所涂涂料的性能是影响辐射加热效果的重要因素之一.     

不同外热部位下18650型锂离子电池热失控研究

为探究不同外热部位对18650型锂离子电池热失控特性的影响,通过自主设计的试验平台对电荷量为100%的18650型锂离子电池开展不同外热部位下热失控试验,探讨不同部位外热源对电池热失控行为过程、热失控响应时间、温度特性、电池破裂部位的影响。结果表明:在相同热源功率条件下,外热源位置对电池热失控过程中初爆与二次燃爆间的时间间隔存在影响,顶部加热时安全阀打开瞬间便发生二次燃爆,底部和中部加热工况下,时间间隔分别延迟至18 s和40 s;中部加热时池体温升速率最慢,为0.873℃/s,分别为顶部和底部加热时的77.5%和77.8%;中部加热时热失控响应时间最长达290 s,顶部和底部加热时分别缩短12.4%和30.0%;顶部和底部加热时,热失控破裂部位集中于顶部"褶皱处"和底部防爆阀,但在中部加热工况下,电池发生破裂部位的随机性增加,其外壳破坏程度也有增加。     

消防射水与自然冷却下玻璃纤维对灾后混凝土性能影响

本文对火灾后消防射水对玻璃纤维改性混凝土(GF-1)剩余抗压强度的影响进行了研究。分析了GF-1在不同温度、不同冷却方式条件下抗压强度的变化规律,并利用ORIGIN7.5软件拟合了高温作用后GF-1剩余抗压强度与温度之间的关系。研究得出:在两种冷却条件下,二种配比的HPC在高温后剩余抗压强度均呈持续降低,消防射水冷却条件下HPC的剩余抗压强度降低速率大;加热到900℃时,消防射水冷却条件下HPC的剩余抗压强度最低;消防射水对高温作用后GF-1的剩余强度影响很大,射水冷却后GF-1剩余强度明显低于自然冷却的剩余强度;且随着破坏温度升高,经消防射水冷却的GF-1剩余抗压强度呈衰减状态,;GF-1在射水冷却下强度变化没有NC-1快速,与自然冷却条件下的强度变化相比,也呈现出不同的衰减规律;并建立了自然冷却条件下及消防射水冷却条件下GF-1剩余强度与火场温度之间的多阶多项式拟合式。     

不同受热温度下一次短路熔珠显微特征分析

为考查冷却条件对导线一次短路熔珠显微组织的影响,实验模拟室内火灾的热环境,对一次短路熔珠进行加热处理,观察温度、加热时间对不同线径铜导线一次短路熔珠金相组织的影响.实验结果表明:温度及加热时问对铜导线一次短路熔珠的金相组织有较大影响,随着温度的升高,时间的增加,在达到某一温度后,细小的柱状晶逐渐长大,一次短路熔珠的细小晶粒变成粗大的柱状晶或胞状晶,有的甚至表现为等轴晶,与铜导线的火烧熔珠的金相组织特征有些相似.     

珠光体耐热钢膜式水冷壁制造工艺优化

本文简要介绍了膜式水冷壁管屏制作工艺过程和珠光体耐热钢水冷壁管屏制造过程中易产生的缺陷分析,通过改进优化成排弯曲模具,焊前清理、预热,避免外侧管椭圆度、焊接气孔、咬边等缺陷。结合工艺试验分析了珠光体耐热钢管屏热矫正后不恰当的冷却方式引起延迟裂纹的原因,从而总结出珠光体耐热钢水冷管屏焊后热矫正时需特别注意的加热方法、加热温度及冷却方式,确保产品质量。     

煤低温氧化的实验研究及动力学分析

运用热分析的技术研究阳泉煤的氧化热解反应。将实验煤样进行连续加热氧化到一定温度再恒温和分别加热到一定温度然后恒温这两类实验,对比分析该煤样的低温氧化受热情况并进行动力学分析。得出:两类实验中的热重曲线位置的改变陡缓度不一样,试样量越大,气体的扩散阻力越大,相应的热重曲线位置的改变也越显著;煤低温氧化属于一级化学反应,煤低温氧化反应的活化能随着煤的反应过程的深入而增加,而且煤氧化反应过程是个分阶段的、多步反应以及相互联系促进的过程。     

不同加热功率触发锂离子电池热失控特性研究

针对目前频发的锂离子电池热失控事故,自主设计并搭建了圆柱形锂离子电池热失控实验平台,对不同加热功率触发的锂离子电池热失控过程进行了实验研究。数据结果表明,外在热源功率对锂离子电池热失控行为影响很大。锂离子电池热失控过程中响应温度随加热棒功率的升高而降低,而最高温度随加热棒功率的升高而升高。通过对不同加热功率触发锂离子电池热失控特性的研究,可为锂离子电池的储存和运输安全性研究提供理论依据和工程技术参考。     

火灾中液化气储罐热响应CFD模拟的UDF程序设计

为了降低火灾环境下储罐内部介质热响应及储罐失效试验研究的成本和风险,更好地为储罐事故的预测预防提供模拟依据,利用Fluent 12.0软件对密闭容器内部介质的传热传质过程进行模拟,给出了内部介质在受热和冷却条件下相变的控制方程;通过考虑内部介质气化热随温度的变化及饱和温度与区域单元压力之间的关系,编写了内部介质在受热和冷却条件下质量和能量源项的用户自定义函数(UDF);通过对部分参数进行简化,分别给出了喷射火和池火条件下丙烷储罐热响应模拟的结果,并与试验结果进行了对比.结果表明:储罐热响应各主要参数(内部介质温度、壁面温度,储罐内部压力)的误差在喷射火条件下低于15％,在池火条件下低于12.4％.这表明模拟所需源项UDF正确,可以用于现实储罐热响应的模拟.     

矿井压气等熵膨胀与节流膨胀降温效果对比研究

压缩空气是矿山井下常用动力,压气绝热膨胀能够吸收风流中的热量,因而可用于改善井下作业环境与气候条件。通过理论与实例分析比较高压气体等熵膨胀和节流膨胀温度随压力变化情况及降温效果,得出等熵膨胀原理更适合用于高温矿井或掘进面降温。通过分析压气与引入气流质量比对井下热工作面空气温度、湿度、含氧量的影响,得出压气等熵膨胀降温后矿井气候变化与压气百分比的数学关系式,并将关系式应用于实例中。以矿山具体实例分析了矿井采用压气等熵膨胀制冷后空气质量的变化以及采用压气制冷的成本。同时与冰制冷系统的效果与成本比较,得出选用压气制冷效果好、成本低,可为我国深井局部降温的一种可供选择的方法     

火灾下匀质防火保护钢构件温度计算(II)：实际火灾环境计算

目前各国规范给出的计算火灾下有匀质防火保护的钢构件温度的公式都是基于标准火灾环境得到。标准火灾只包含升温段而实际火灾包括升温段和降温段。考察了将现有公式用于实际火灾环境计算的有效性。通过工况分析,考察了不同火灾、不同厚度、不同截面和不同防火涂料情形下的钢材温度。通过与有限元分析的结果比较,我国规范推荐的公式给出的钢材温度与有限元结果符合最好。研究同时表明欧洲规范中使用的避免升温早期负钢材温度增量的方法,即升温段当计算得到的钢材温度为负值时取增量为0,会引起最高钢材温度和降温段钢材温度的偏高,不适用于实际火灾环境计算。综合而言,我国规范最适用于实际火灾环境计算。     

屏蔽服冷却系统对人体表面温度影响的研究*

为科学有效地论证多种方式组合的冷却屏蔽服在不同环境条件下对人体表面温度控制的效果，需要对冷却系统及人体敏感部位发热量进行客观评估。通过对5名健康男性的高温测试，探究人体在不同环境温度下体表温度的变化，得出胸部、背部及额头为热量最高部位，并构建以“人体-降温屏蔽服-外界环境”为主体的冷却系统数值模型，对不同环境中的屏蔽服冷却效果展开研究，分析穿戴冷却屏蔽服时人体躯干部分的温度分布及影响。结果表明:在屏蔽服中靠近胸部、背部部位引入相变材料和风扇，均可帮助人体降低体温，提高舒适度。     

水喷淋对热烟气冷却效应的模拟计算

分析了水喷淋液滴与热烟气传热传质的过程.采用场模拟方法对一系列假定的算例进行计算,探讨了水喷淋作用对热烟气的冷却效果.结果表明,水喷淋作用后烟气层的温度大大降低,烟气温度的变化受喷淋模式和喷头工作压力的影响.最后对水喷淋系统的设计给出了一些建议.     

高温后不同类型混凝土力学性能试验研究

对高温后C40和G50普通混凝土以及C80高性能混凝土的力学性能进行了试验研究,描述了试验现象,探讨了火灾温度、恒温时间、试件尺寸、冷却方式和混凝土类型等因素对高温后混凝土力学性能的影响,提出了高温后不同类型混凝土的轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变等经验计算公式和高温后混凝土轴压应力-应变关系曲线表达式.试验研究表明,随着火灾温度的升高和恒温时间的增加,高温后混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量等整体上呈降低趋势,而峰值应变逐渐增加;在火灾温度、恒温时间恒定时,试件尺寸越大越不利,喷水冷却不如自然冷却,高性能混凝土不如普通混凝土.     

Fire tests on defective tank-car thermal protection systems

Many railway tank-cars carrying hazardous materials are thermally protected from fire impingement by thermal insulation and a steel jacket applied to the outside of the tank-car shell. Over time, it is possible that the thermal insulation will sag, rip, degrade, or be crushed under the steel jacket. A thermographic technique to determine whether or not a tank has insulation deficiencies has been developed, but it is necessary to determine which thermal deficiencies do not affect a tank’s survivability in a fire and which thermal deficiencies must be repaired. In order to develop a guideline in assessing thermal defects, a thermal model and experimental data would be beneficial.A series of fire tests were performed on a quarter-section tank-car mock-up to assist in developing a guideline and to provide validation data for a thermal model. Twelve fire tests, with constant, credible, simulated pool fire conditions, were performed on the tank-car mock-up with various insulation deficiencies. An infrared thermal imaging camera was used to measure the tank wall temperature. The thermal images were useful in determining the temperature profiles across the defects at different times and the transient temperature behaviour at different locations.It was seen that the properly installed thermal protection system significantly reduced the heat transfer from the fire to the tank wall. It was also seen that the steel jacket alone (i.e. 100% defect) acted as a radiation shield and provided a significant level of protection. With small defects, it was observed that the surrounding protected material provided a cooling effect by thermal conduction. A square defect greater than about 40 cm on each side should be considered significant, because unlike smaller defects, there is little benefit from the surrounding material as far as the peak defect temperature is concerned.     

降温背心人体降温效果评价

本文目的是评价降温背心的降温效果。通过对3名成年人在不同环境条件下,分别穿着降温背心和普通服装,测量人员胸部、上肢、下肢和直肠温度的变化,同时监测心率、呼吸和出汗量等,得出环境温度越高,降温背心的降温效果越明显;体形胖的人耐热能力相对差;耐热与出汗量密切相关等结论,并指出降温背心的降温效果显著,能够满足高温岗位的需要。     

自然通风房间内细水雾与油池火作用的数值模拟

采用大涡模拟、混合物分数燃烧模型和欧拉-拉格朗日粒子运动描述法,对自然通风房间内细水雾与油池火焰作用过程进行数值模拟;探讨细水雾在火羽流的不同区域内的灭火机理;分析雾滴直径在自然通风条件下对细水雾灭火效果的影响。模拟结果表明:细水雾冷却热烟气层分为温度迅速降低和缓慢下降两个阶段;在间歇火焰区和浮力羽流区以及热烟气层主要发挥细水雾的蒸发冷却作用,在恒定火焰区则是蒸发冷却和隔氧窒息共同作用;着火区域封闭性较差时,直径较小的水雾系统的灭火效果较低。     

Explosion of ammonium nitrate solutions,two case studies

Two ammonium nitrate solution explosion accidents are analyzed in terms of the boiling point and solubility data. Both accidents occurred following a prolonged stoppage. In both cases a local increase in concentration and/or crystallization of ammonium nitrate has been suspected. In the first case this has been due to loss of temperature control with consequent evaporation under vacuum. In the second case crystal formation was attributed to cooling crystallization owing to poor insulation. Other conditions increasing the likelihood of the explosion were also satisfied. These include lack of flow, increase in temperature, and catalysis by both increased solution acidity and the presence of stainless steel corrosion products.     

电力配电房在火灾下的有限元模拟分析

针对钢框架结构形式的电力配电房在基本荷载组合工况下构件承载能力的关键问题,运用ABAQUS有限元分析软件对模型进行空间静力分析,得出电力配电房在各种工况下的最不利荷载及其位置;针对电力配电房在火灾工况下构件耐火性能的关键问题,运用ABAQUS模拟分析其在火灾工况下的温度场分布和钢框架结构的承载能力和力学性能,并对这两类工况对比分析。研究结果表明:在基本荷载工况下,电力配电房在恒荷载与活荷载形成的组合效应下产生的沿X、Y、Z方向的剪力和弯矩最大,且其形成的竖向位移也最大;在火灾工况下,电力配电房最大应力位置与普通荷载工况大致相同,但最大位移位置不同;虽有局部钢材应力超限,但钢框架结构仍具备承载能力,设计人员可将应力超限的构件替换为屈服强度更高的钢材而非全部替换,既保证了整体结构的安全性,又达到节约材料降低造价的目的。