考虑水分迁移混凝土构件温度场数值计算

在火灾(高温)条件下,钢筋混凝土构件中水分的蒸发迁移会改变构件内部的传热过程,导致温升及局部温度分布发生变化.为评估钢筋混凝土构件的温度场分布和耐火稳定性,对现有模型进行了改进完善,建立了考虑水分蒸发迁移的二维钢筋混凝土构件温度场计算模型,并与试验值进行了对比分析,实测温度分布与计算结果一致性较好.     

松散煤体温度场试验研究

为了掌握存在高温热源时的松散煤体温度场分布规律,针对难以直接在井下采空区进行试验研究的情况,在地面建立试验煤堆进行松散煤体温度场试验.根据试验数据分析了存在高温热源时的松散煤体温度场分布和变化情况.结果表明:松散煤体温度场分布与热源强度、时间、距离、水分与漏风等多种因素相关,其中受热源强度的影响较为明显;松散煤体中随距热源的距离增大温度呈负指数曲线分布,且衰减较快;松散煤体中距煤壁表面较近的位置受外界环境的影响,温度波动较大,内部达到一定深度(>0.3 m)的测点即可消除由此带来的影响;位于热源上方的测点较在热源同一水平面上的测点温升更快;煤体中含有水分时,水分热湿迁移过程的存在会对松散煤体中部分位置的温升过程造成一定的影响.     

不均匀防火涂层对火灾条件下某简支钢梁温升和变形特性的影响

在钢结构抗火研究中通常假设构件表面防火涂料涂刷均匀、厚度一致.但实际上这些涂层由于多种原因厚度并不一致,不均匀防火涂层可能对钢构件的温升特性和结构抗火性能产生影响.基于已被证实的不均匀防火涂层厚度服从正态分布的假设,运用有限元软件ANSYS分析了某简支钢梁在标准温升火灾条件下的温升和变形特性,研究结果表明:钢梁轴向温度不再一致,并呈区域分布,横截面温度呈非对称分布;涂层的不均匀性对轴向变形影响较小,但对构件挠度影响较大.标准差越大,其温度和挠度的相对误差越大.     

巷道围岩温度分布及调热圈半径的影响因素分析

分析了巷道壁面水分蒸发情况下通风时间、岩石的热物理性质、巷道几何尺寸、巷道风流与围岩壁面的对流换热系数、壁面湿度系数与风流相对湿度的变化对围岩温度分布及调热圈半径的影响。随着通风时间的延长 ,围岩冷却范围逐渐向围岩内部推移 ,推移速度逐渐降低 ;巷道壁面水分蒸发和风流相对湿度对靠近壁面处围岩温度分布影响很大 ,但对深部围岩温度分布的影响逐渐变小 ,所以对调热圈半径的影响很小 ;岩石导温系数对调热圈半径及其内部的温度分布影响较大。巷道壁面风流与围岩的换热系数和巷道的几何尺寸对巷道围岩的冷却范围影响非常小。     

围岩散热计算及壁面水分蒸发的处理

笔者采用湿度系数法对壁面水分蒸发进行了处理,对计算壁面处饱和空气含湿量的方法进行了改进,将饱和空气含湿量与温度的关系拟合为二次曲线;建立了在考虑壁面水分蒸发情况下解算巷道围岩温度场分布及围岩向风流的散热量的数学方程,并采用异步长有限差分法对其进行了数值模拟求解;解算出巷道壁面水分蒸发情况下围岩温度分布、壁面温度和围岩散热量的变化规律;并与将饱和空气含湿量与温度的关系拟合为线型关系曲线时的解算结果进行了对比,将饱和空气含湿量和温度之间的关系拟合为线性的计算结果存在一定的误差,通风时间越长,湿度系数越大,风流相对湿度越小,拟合为线性时计算出来的壁面温度和围岩散热量的误差越大。     

钢构件非均匀温度分段方案对结构响应模拟精度的影响

局部火灾条件下的非均匀温度分布会通常会导致钢结构构件的非均匀温升并影响其安全性能,在进行结构火灾安全分析时通常需要将这种非均匀分布分段平均处理.本文利用结构分析软件数值模拟研究了温度分段平均处理方案对设定的非均匀温度分布的钢结构轴力、剪力、弯矩、挠度等力学参数的影响.研究结果表明:合适的温度分段平均处理可以比较准确地反映非均匀温度分布对这些参数的影响,为进一步的结构安全分析提供条件.本案例中将非均匀温度分布平均处理为20段就可以将相对误差控制在5%以内.     

含水煤堆自燃升温特征的实验研究

为了了解露天含水煤堆自燃过程中温度变化特性,利用模拟和实验手段研究了煤堆内部温度的动静态分布情况,结果表明:含水煤堆升温过程经历了升温—缓慢升温—快速升温三个阶段,水分的存在使煤堆在自燃中期升温速率放缓,水分含量越高,水分蒸发所需时间越长,煤堆安全保存期越长,水分蒸发完毕后煤堆进入快速升温阶段,温度模拟结果与煤堆升温实验数据在趋势上比较符合,降雨和注水作业都会对煤堆升温过程产生较大的影响,对高温煤堆进行大量注水,只会起到临时的灭火效果,本质上是促进自燃明火发生,适当的循环注水可以起到较长的冷却效果。     

三面受火钢构件的温度数值计算

国内外铜结构抗火规范在钢构件的温升计算中,都忽略了构件与之相接触的混凝土板之间的热传递,虽然这样计算较为简单,但可能过高地估计了钢构件的温度.本文以三面受火工字型铜构件为研究对象,考虑构件实际换热条件的影响,建立了钢构件的热平衡方程,用数值计算方法分析钢构件的温度变化.计算结果表明本文计算温度与试验实测结果更为接近.     

低温低湿条件下污泥干燥动力学特性研究

为了研究污泥在低温低湿条件下的干燥规律,获得表征水分迁移过程的有效水分扩散系数(D_(eff))和活化能(E_a),以脱水污泥为研究对象进行了污泥低温低湿干燥试验,探讨了温度(30℃、35℃、40℃、45℃、50℃)和相对湿度(20%、40%、60%)对污泥水分比(MR)和干燥速率(DR)的影响。结果表明,污泥的低温低湿干燥过程属于内部迁移控制,即水分扩散速率决定干燥速率。根据试验数据建立了污泥水分迁移动力学模型,并与6种常用薄层干燥模型进行拟合,通过对决定系数(R~2)、方差(χ~2)和残差平方和(RSS)的比较,得出污泥低温低湿干燥过程可以用Page模型来描述。结合Fick第二定律,得到不同温度(30~50℃)、湿度(20%~60%)条件下污泥有效水分扩散系数的范围为(0.699~1.991)×10~(-9)m~2/s;对传统的Arrhenius公式进行湿度修正,获得了干燥介质温度和湿度对污泥干燥特性影响的数学模型及活化能E_a=23.83 k J/mol。     

过硫酸铵的热稳定性研究

采用绝热加速量热仪(Accelerating Rate Calorimeter,ARC)对正常和潮湿条件下的过硫酸铵进行对比热容分析试验,得到了不同条件下过硫酸铵样品的热分解温度和压力随时间的变化曲线及压力和温升速率随温度的变化曲线.分析了过硫酸铵的热分解过程,用速率常数法计算了表观活化能Ea和指前因子A,得到了样品在最危险状态即绝热状态下的初始放热温度、初始温升速率、最大温升速率、自反应放热最高温度、绝热温升等反映其热稳定性的参数.结果表明,在绝热环境中,潮湿条件下的过硫酸铵比正常条件下更具有热危险性,更易发生自反应放热分解,且过程更加剧烈.过硫酸铵在储存过程中若不慎与水或潮湿空气接触,应尽量进行通风冷却和干燥处理,防止发生自分解放热进而引发火灾.     

潮湿巷道风流温度及湿度计算方法研究

对计算潮湿巷道中风流温度和湿度的方法进行改进,提出将饱和空气含湿量与温度的关系拟合为二次曲线计算巷道壁面水分蒸发的方法,编制模拟潮湿巷道中风流与围岩热交换和巷道壁面水分蒸发的计算机程序,解算出风流温度及湿度的变化规律。并将解算结果与将饱和空气含湿量与温度的关系拟合为线形曲线时的解算结果进行分析对比,将饱和空气含湿量和温度之间的关系简单拟合为线性,风流温度的误差在通风时间较短时相对误差较大。随通风距离增长风流温度和相对湿度的误差增加。     

褐煤低温干燥表面收缩特性实验研究*

为明确褐煤低温（50 ℃以下）干燥引发表面干缩现象的发展规律,采用低温（20~30 ℃）低湿（40%~60%）空气干燥的方式,开展褐煤低温干燥干缩实验,分析干燥与表面收缩规律。结果表明:低温干燥过程中,对水分蒸发速率影响显著的因素是相对湿度而非温度,70%~90%的总水分散失量在干燥初期48 h内蒸发完成,平均含水率低至12.8%;低温干燥导致褐煤发生非均匀性表面干燥收缩,表面干缩经历热胀-快速干缩-收缩稳定3个阶段,水分快速蒸发散失的前48 h干缩率低,之后进入水分蒸发速率显著降低而干缩率持续升高,最终至收缩稳定,低速蒸发阶段发生显著干缩;表面干燥收缩率与散失水分质量具有显著的正相关性,与水分含量和蒸发速率具有显著负相关性。     

潮湿引起感烟火灾探测器误报研究

针对潮湿现象成为典型的火灾探测误报源 ,在火灾探测综合模拟实验平台中 ,通过收集水沸腾形成的水雾进行加湿 ,研究了冬季与夏季潮湿环境 ,对散射型光电感烟火灾探测器的发生误报影响。通过比较探测器的输出值与其附近湿度变化曲线 ,从原理上分析了误报发生的原因。实验结果表明 :在气温较低的冬季 ,水蒸气较易形成液态小水珠 ,容易导致感烟探测器误报警 ,而在夏季由于气温较高 ,这种情况较难发生。对相对湿度较高或达到饱和湿度 ,以及非火灾因素的雾气或微细水珠 ,对感烟探测器可靠性的影响 ,开展下进一步的工作进行了展望     

水分影响下阴燃传播及气相反应发生的研究

为了解阴燃传播及其反应状态发生变化的特点,采用一半干燥一半加湿的聚氨酯泡沫材料进行实验。在自然对流条件下,阴燃由下到上从干材料传播到湿材料。各次实验中阴燃在干材料部分都保持稳定传播,而湿材料部分所设计的含水率则从8.4%到21.7%。水分的吸热作用使阴燃状态随含水率大小发生极大的变化。在含水率较小时,阴燃仍能继续传播但温度和速度都有所下降;含水率稍大时,阴燃反应受到抑制,在内部有氧气剩余的情况下则会发生气相反应;当含水率进一步增大,阴燃就会熄灭。如果阴燃能传播到材料末端,外界的大量氧气进入阴燃区将使其向明火发生转化。     

Dry and wet heat transfer through clothing dependent on the clothing properties under cold conditions.

The purpose of this study was to investigate the effect of moisture on the heat transfer through clothing in relation to the water vapour resistance, type of underwear, location of the moisture and climate. This forms part of the work performed for work package 2 of the European Union THERMPROTECT project. Thermal manikin results of dry and wet heat loss are presented from different laboratories for a range of 2-layer clothing with similar dry insulations but different water vapour permeabilities and absorptive properties. The results obtained from the different manikins are generally consistent with each other. For each climate, total wet heat loss is predominately dependent on the permeability of the outer layer. At 10 degrees C, the apparent evaporative heat loss is markedly higher than expected from evaporation alone (measured at 34 degrees C), which is attributed to condensation within the clothing and to increased conductivity of the wet clothing layers.     

水分对堆积状态褐煤自燃特性影响研究

为研究水分对低阶煤在堆积状态下自然发火特性的影响,基于Frank-Kamenetskii理论,采用开放式恒温加热试验法,分析不同水分含量(4％～23％)白音华褐煤的升温过程及临界自燃着火温度.进一步研究不同煤样粒径(0.5～5 mm)和煤堆体积(1.25 ～10 ×105 mm3)条件下,水分对堆积褐煤自燃特性的影响....     

含湿量对混凝土结构抗火性能试验影响的探讨

较大含湿量是试验用混凝土结构的一个主要特点。根据火灾试验的特点,在大量调研的基础上,结合作者在试验中的经验教训,对含湿量对混凝土结构抗火性能试验的影响做了阐述,这些影响有关于材料性能的,有关于温度场分布的,有关于混凝土爆裂的,有关于结构变形的,有关于结构耐火极限的。重点分析了含湿量对结构变形的影响,讨论了一些有价值的建议和研究方向,对今后混凝土结构抗火性能试验有较大的借鉴意义。     

高温高湿巷道内不稳定换热系数影响因素分析及模型建立*

为研究高温高湿巷道不稳定换热系数的变化规律,采用Fluent软件对高温高湿巷道内的热湿交换进行数值模拟,通过单因素和正交模拟实验探讨风流温度、风流速度、岩石导热系数、原岩温度以及巷道当量直径对高温高湿巷道不稳定换热系数的影响。研究结果表明:高温高湿巷道不稳定换热系数随时间的变化规律与普通巷道一致,均与通风时间呈负相关,但通风时间为1 a的高温高湿巷道不稳定换热系数较普通巷道增加了12.5%。通过单因素分析得到风流速度、岩石导热系数和当量直径与不稳定换热系数呈正相关。通过极差分析得到各因素对不稳定换热系数的影响程度为:岩石导热系数>当量直径>风流速度>风流温度>原岩温度。利用SPSS软件对正交实验数据进行拟合,建立不稳定换热系数的计算模型,拟为高温高湿巷道内热负荷计算及井下风温预测提供参考。