改变垫水层沸点的薄层扬沸实验研究

扬沸是油池火灾的一种特殊现象,燃料和垫水层交界面的过热温度和沸腾状态是决定扬沸是否发生以及发生时间的最主要因素,过热温度由沸点决定。在垫水层中添加氯化钠能够改变垫水层的沸点,从而改变交界面的过热温度。在垫水层添加氯化钠使其成为饱和氯化钠水溶液,对此条件下的油池火燃烧进行实验探究,以验证前人关于扬沸临界条件的研究结果,并为扬沸防治提供思路。垫水层改变为饱和氯化钠溶液后,柴油实验组均没有发生扬沸,且观察到火焰温度和热辐射强度的下降。表明此方法可以有效抑制扬沸的发生。     

垫水层对油池火燃烧特性影响的试验研究

研究垫水层对小尺度油池火燃烧特性的影响.分别测量在有、无垫水层情况下,正庚烷和航空煤油(RP-5)池火燃烧过程中质量损失速率及温度分布随时间的变化特征,同时通过摄像机记录油池燃烧过程中发生的现象.结果表明,垫水层对不同沸点燃料池火的燃烧发展过程及质量损失速率的影响截然不同.当无垫水层时,由于池壁温度超过燃料沸点,庚烷池火发生沸腾燃烧现象;而航空煤油沸点较高,燃烧过程中没有发生沸腾现象.当有垫水层存在时,由于油水界面温度超过水的沸点,沸点较高的航空煤油池火发生薄层喷溅现象;由于庚烷沸点低于水,庚烷垫水池火燃烧过程比较平稳,只发生了局部溅射现象.     

不同垫水层厚度下薄层扬沸现象燃烧特性研究

利用自行研发的小尺寸薄层扬沸燃烧特性测量平台,开展了不同垫水层厚度下薄层扬沸燃烧特性的实验研究。测试油料的品种为:柴油(0)和航空煤油(Jet A);油盆尺寸为15cm,18cm,30cm和40cm;实验工况中油层厚度为1.0cm,水层厚度选取了与油层厚度数量级相同的三种厚度:1.0cm,1.5cm和2.0cm。结果表明:随着油盆尺寸增大或垫水层厚度上升,扬沸阶段特性从突变型向持续型转变,首次扬沸发生时间缩短,扬沸强度降低。     

油品火灾扬沸前兆现象的实验研究

本文研究典型油品扬沸前兆期的火行为。应用火焰显示技术观察扬沸前兆期的火焰结构；测量扬沸过程中油、水层的温度——时间历程；在时域、频域上分析扬沸前兆的微爆噪声特性；并在原理上提出诊断，预报油品火灾扬沸发生的新途径。     

原油储罐火灾扬沸形成时间预测模型研究

扬沸火灾是一种突变性火害现象,其发生能导致巨大的人员伤亡和财产损失,其形成时间预测问题一直备受关注。根据能量守恒定律,把原油层内的热量传递看作无内热源、常物性的非稳态传热问题,建晓热量传递模型,通过预测油层内的温度分布,结合小尺度油罐扬沸火灾实验结果,推导出扬沸形成时间预测模型。并对其可靠性进行了案例验证,结果表明模型准确,误筹较小。实验发现随着罐径的增大,水层厚度对扬沸形成时间的影响逐渐减小。通过预测模型计算得到：扬沸形成时间与初始油层厚度和罐径的比值存在正比例关系。     

扬沸火灾发生时间预测模型的建立与应用分析

原油储罐扬沸火灾由池火灾发展而成,是一种危害性极大的事故.准确预测扬沸事故发生的时间,是扬沸机理研究中的难题之一.现有扬沸时间计算的通用模型由于没有考虑油品的粘性作用,计算结果误差较大.把扬沸火灾简化为无内热源的非稳态传热问题,在此基础上进行传热分析,进而推导出扬沸事故时间计算模型.设定了6组不同尺寸和不同充装水平的原油储罐池火灾,利用推导模型计算出了相应的扬沸事故发生时间.将计算结果与通用模型计算结果以及实验结果进行对比:该模型的准确性由于通用模型,计算结果与实验值误差较小,较为合理.研究结果对于扬沸火灾事故下消防人员的灭火救援的安全保障具有重要意义.     

水滴撞击高温酥油表面的动力学过程模拟试验研究

细永雾与酥油池火相互作用的初始阶段,或细水雾不能有效抑制酥油池火时,往往会发生火焰燃烧被强化的现象.为了深入认识这一现象的发生机理,通过模拟试验研究水滴撞击到不同温度酥油表面的动力学过程.试验中水滴的初始直径为(2.61±0 1)mm,韦伯散为77.9;酥油温度变化范围为200～300℃.整个碰撞过程采用Phctron Fastcam高速摄影仪进行拍摄记录.结果表明:水滴撞击到高温酥油油池时,水滴会迅速蒸发并在酥油中生成气泡,气泡上升到酥油-空气交界面时破裂,或者在油池内部发生蒸汽爆炸导致酥油液滴或酥油液桂飞溅;当酥油温度达到300℃时,水滴进入酥油后114ms左右即发生剧烈的蒸汽爆炸,大量高温酥油被溅起,这应该是导致细水雾熄灭酥油池火时发生火焰燃烧被强化的主要原因之一.     

油罐扬沸火灾防治模拟实验研究

分析扬沸火灾形成的3个基本物理条件,给出扬沸三角形的概念,提出通过破坏3个基本条件中任一条件来抑制扬沸火灾发生的构想。为解决其防治问题建立小尺度油罐扬沸火灾防治模拟实验台,用沸石和双列盘管式冷却法对扬沸火灾防治进行了实验研究;通过对比两种方法施加前后的油层、油水界面、水层温度和火焰辐射,发现双列盘管式冷却法和沸石能有效地抑制扬沸的形成和降低扬沸的危害程度。从机理上分析,小尺度油罐扬沸火灾的防治方法可为扬沸火灾的防治提供一定的理论依据。     

杨沸火灾监测预报方法研究（I）－理论基础

本文针对在扬沸前期征兆中表现出显著燃烧微爆噪音,提出了通过监测扬沸前兆噪音、联合温度信息,对扬沸火灾进行诊断、预报的方法。本文的第一部分主要讨论了该方法的理论基础,阐明了其基本原理和技术途径。     

油品燃烧时油罐壁温的实验研究

应用ＴＶＳ－２０００ＳＴ型红外热象仪对在１３５ｍｍ×７８ｍｍ×１２０ｍｍ的长方罐中含水油品的燃烧过程进行了动态壁温的测量。实验结果表明：对小尺度油罐，一维热传导的理论是可行的。另外，发现在扬沸前夕油层的温度梯度并不下降，而总的温度值下降，这有助于理解扬沸形成的物理过程和正确地预报扬沸。     

基于FDS的风扇舱双油池火温度变化特征

航空发动机燃油泄漏形成的油池火威胁发动机运行和飞机安全,为描述风扇舱内油池火复杂的物理传播过程,开展双油池火温度变化特征的研究。首先,基于火灾动力学模拟软件(FDS)建立CFM56-7B发动机风扇舱物理计算模型;然后,比较Trent 800发动机风扇舱单油池火温度计算值与试验值,验证网格独立性;最后,借助探测器和切片分析舱内双油池火的发展过程和温度变化特征。结果表明：双油池火温度在舱内环向上经历增加和振荡准稳态2个变化阶段,其变化幅度与探测器和油池的间距相关;油池火向左偏斜现象导致左半边温度较高;火焰在轴向上经历火羽流上浮、火焰开始融合、融合扩大和完全融合等阶段。     

小尺度油品扬沸火灾火行为的实验研究

扬沸火灾作为原油油罐火灾中的一种特殊火灾现象,一旦发生将会造成巨大的灾害.扬沸时的火行为,特别是火焰的突变是造成危害的主要原因之一.采用红外热像仪对小尺度油罐油品扬沸火灾火焰温度场和火焰高度突变现象进行了实时研究,分析了火焰温度场突变的原因和火焰突变高度与油罐直径的关系.结果表明,油品扬沸时火焰的突变程度随油品黏度的增大而增大,扬沸时无量纲火焰高度随着油罐直径的增大而减小.可为研究大尺度的油罐扬沸火灾火行为提供一定的理论基础.     

高高原机场油池火燃烧特性研究

为研究高高原机场特定环境中正庚烷油池火燃烧特性,考虑火灾受空气氧分压等因素影响,在康定高高原机场实验室利用ISO9705燃烧系统开展等效火灾油池的燃烧试验,重点分析热释放速率、燃烧速率、温度场分布和火焰辐射热通量等特性参数的变化规律。结果表明:燃烧速率方面,油池尺寸和单位面积燃烧速率近似呈线性变化;火场温度方面,受大气压力和空气密度影响,油池轴线最高温度较常压低,温升与经典羽流温升理论存在偏差;热辐射通量方面,通过曲线拟合方法得到油池尺寸与热辐射通量的关系式。     

泄漏原油水面池火燃烧特性试验研究

为解决使用就地燃烧法(ISB)处理海面溢油时,燃烧效率低,除油效果不理想的问题,使用轻质原油在宽阔水面油池火试验装置中开展小尺度模拟试验。首先,设计宽阔水面油池火试验装置模拟就地燃烧处理过程;然后,测量火焰高度、系统温度和燃烧残渣质量;最后,研究不同油池直径和初始油层厚度下平均火焰高度的变化。结果表明:宽阔水面油池火的燃烧可以分为4个阶段;热波传递是沸溢产生的主要原因;燃烧效率与油层厚度呈正相关。     

不同直径食用油池火燃烧特性对比试验研究

为探究食用油火灾的预防、探测及灭火技术,开展不同直径食用油池火燃烧试验,测量食用油油层温度、火焰及火羽流温度、质量损失速率、以及火焰高度等参数,分析食用油池火的燃烧特性,包括其被加热-自燃-燃烧的引燃过程和油层温度、火焰及火羽流温度、质量损失速率的变化规律;分析食用油池火燃烧速率随油池直径变化的规律,并结合理论公式计算不同油池直径对应的热释放速率。结果表明:食用油池火最大燃烧速率约为2. 3 mm/min;油池直径分别为25、40、55、70和85 cm的食用油池火对应的热释放速率分别为20、60、190、375和551 k W。     

油罐扬沸火灾热辐射危害研究

针对油罐扬沸火灾热辐射强度难以计算的问题,采用分阶段法计算油罐扬沸火灾热辐射强度.采用圆柱火焰模型计算油罐扬沸火灾中准稳态燃烧阶段的热辐射强度,结果与试验值一致.建立油罐扬沸阶段的油品沸溢半径计算模型,并结合点源模型计算扬沸阶段的热辐射强度,计算结果与试验结果吻合较好.计算油罐扬沸火灾油品沸溢半径和热辐射强度,特别是扬沸阶段的热辐射强度,可为降低油罐扬沸火灾的热辐射危害提供理论依据.     

细水雾扑灭油池火过程中火焰强化现象的实验研究

在细水雾扑灭油池火的初期,某些油池火焰会有一个突然强化、剧烈燃烧的情况发生。通过实验研究证明,酒精等与水互溶的液体不会发生强化现象,汽油和柴油等不溶于水的液体则有明显的强化现象;同时,发生强化现象的根本原因是共沸使得细水雾到达燃料表面后急剧沸腾而强化燃烧。     

压缩空气泡沫扑救大型油类火灾全尺寸实验研究*

为验证压缩空气泡沫扑救大型火灾的有效性,分别开展225 m2甲醇和450 m2重油油池火灭火实验,采用压缩空气泡沫系统搭配消防机器人远距离喷射压缩空气泡沫的灭火方法,分析该方法的灭火效能。研究结果表明:压缩空气泡沫系统可以实现远距离灭火,压缩空气泡沫的施加可以有效降低油池内燃料温度、火场温度以及油池附近热辐射强度。在压缩空气泡沫系统混合液流量为3 900 L/min时,距离油池边缘29 m条件下扑救450 m2全尺寸重油火灾的灭火时间为130 s,灭火阶段水和3%泡沫液的消耗量分别为8 233 L和273 L;在压缩空气泡沫系统混合液流量为3 600 L/min时,距离油池边缘不小于35 m条件下扑救225 m2全尺寸甲醇火灾的灭火时间为231 s,灭火阶段水和6%泡沫液的消耗量分别为12 962 L和808 L。研究结果对提升扑救大型油池火灾的作战能力具有重要意义。     

西藏高原地区浮力羽流温升特性研究

通过在拉萨对不同尺寸的三种油池火试样分别进行试验,获取了柴油在相当于平原地区64%大气压力和氧浓度条件下不同工况下不同位置处羽流中心线温度的实时变化情况等原始数据,计算了不同尺寸油池火的热释放速率,分析了低氧低压环境下的羽流中心温升特点及原因,并将实验值与经典羽流模型Heskestad模型的计算值进行了比较,分析了传统羽流模型在高原地区的适用性.     

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。