100号航空汽油池火燃烧特性试验研究

从燃烧速率及热释放速率、火焰脉动特征、热辐射特性等方面研究了100号航空汽油池火的燃烧特性.通过电子天平实时采集数据并进行处理得到池火燃烧速率,利用全尺寸热释放速率测量系统测量池火热释放速率,通过图像处理技术对池火脉动特征进行分析,通过在火焰一定距离处布置热流计得到池火热辐射特性相关参数.结果表明:100号航空汽油池火稳定燃烧速率大于普通汽油燃烧速率,最大燃烧速率和衰减因子均大于普通汽油参数值;小尺寸池火热释放速率不稳定,随着油池尺寸的增大,热释放速率稳定性增强;池火火焰周期性脉动现象非常明显,脉动频率试验值与Pagni公式预测值接近;在油池液面高度产生的辐射强度随着无量纲距离L/D的增大呈指数衰减,拟合得到的曲线公式所对应参数值与油盘等效直径呈线性关系,通过此关系得到100号航空汽油池火热辐射统一方程.     

正方形煤油池火燃烧特性研究

实验研究了无风条件下正方形煤油池火的燃烧特性,包括燃烧速率、火焰高度和火焰脉动频率等。正方形油池边长分别为0．2m,0．4m,0．6m,0．8m,油池壁面高度均为0．13m。利用图像处理技术分析了油池火火焰高度,并在此基础上建立了获取火焰脉动频率的两种方法。研究发现,油池壁面高度的存在使油池火的燃烧速率低于理论值;燃烧速率实验值与油池特征尺寸（d／L）呈单调递减关系;较小尺度油池的平均火焰高度与理论预测值比较接近,但较大尺度油池的平均火焰高度明显低于理论预测值;油池壁面的存在使油池火脉动频率低于理论值;随特征尺度（d／L）的增加火焰的脉动频率范围加大,脉动不稳定加剧。     

多种气压条件下甲醇池火燃烧特性的实验研究

通过自行研制的低氧低压模拟试验箱开展了小尺寸甲醇油池火燃烧实验,研究了在多种气压条件(40kpa、45kpa、55kpa、65kpa、75kpa、85kpa、100kpa)下的油池火燃烧特性参数的差异。实验发现,一定情况下,甲醇燃烧速率随着气压的升高而升高,呈现幂函数关系;火焰高度和火焰面积从低压开始先随着气压值的升高而升高,当达到一定的气压值后就会随着气压值的升高而降低;随着气压升高,羽流中心温度下降的幅度变缓。     

油池边沿高度对池火燃烧特性影响的实验研究

研究了油池边沿高度(h)对池火燃烧特性的影响,开展了内径(d)为10 cm的不同h和不同油盘材料(石英、不锈钢、铝和铜)的正庚烷池火实验。结果表明,正庚烷池火的燃烧速率、火焰高度和脉动频率均随着边沿高度的增大而减小,且随着油盘材料的热导率增大,边沿高度的影响逐渐减弱。基于量纲分析分别修正了火焰高度和脉动频率模型,结果能够较好地符合实验值。     

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。     

狭长空间内通风对航空煤油池火燃烧速率的影响

在风速0～2.3 m/s、5.6 m×0.8 m×0.8 m的低湍流狭长风洞内对边长3～9 cm的正方形航空煤油池火进行燃烧试验,结合FDS数值模拟,研究了狭长空间内通风和油盘尺寸对正方形航空煤油池火燃烧速率的影响,并做出相应的分析.结果表明,数值模拟结果和试验结果吻合得较好.航空煤油的燃烧速率随风速的增大而升高,且油盘下风侧壁面对燃料的导热加强是促进燃烧的主要因素.随着油盘尺寸的增大,油池获得的热反馈增强,航空煤油燃烧加剧.     

有风条件下航空煤油池火燃烧特性的实验研究

在全尺寸热释放速率实验台的基础上,搭建有风条件池火实验平台,开展了不同风速条件下的航空煤油池火燃烧实验,实验所用正方形油盘的边长分别为0.2m、0.3m和0.4m,风速范围为0 m.s-1至4.99 m.s-1。实验结果表明,风速为0 m.s-1时航空煤油池火的燃烧速率随油盘尺寸增大而单调递增,实验值与理论值的差距随风速增大而减小。实验所得.m″windy/.ms″till与v/D呈线性关系,与前人结论一致,但实验所得参数与前人值不同。同尺寸油盘池火的热释放速率峰值来临时间随风速增大有减小的趋势;不同尺寸油池火的燃烧速率随风速增加而单调递增。对不同尺寸油池火的热释放速率峰值随风速的变化规律作了讨论。     

蒸汽抑制熄灭酒精池火有效性的模拟实验研究

蒸汽灭火系统在酒类作业场所有着广阔的应用前景.通过全淹没和局部保护实验对蒸汽抑制熄灭酒精池火的有效性进行了研究.实验结果表明,全淹方式难以有效控火,但是布局合理的局部保护方式能够有效熄灭酒精池火.蒸汽灭火过程中稀释O2浓度的灭火机理起到的作用较小,蒸汽的火焰拉伸效果是其主导灭火机理.     

高原与平原地区油池火燃烧特性对比试验研究

为研究高原环境液体燃烧时火焰特性参数与平原地区的差异,在拉萨和合肥进行了汽油油池火燃烧试验.结果表明,在燃料类型和油盘尺寸相同的条件下,两地汽油和柴油的质量燃烧速率之比等于大气压力之比,且高原地区的汽油火火焰比平原地区细长. 随着高度的增加,高原地区羽流中心温升的下降幅度减小,且幅度小于平原地区. 相同燃烧速率下,高原地区小尺寸油盘的油池火高度和中心温度大于平原地区,McCaffrey羽流温升公式不适用于计算低压环境下小功率火源.研究表明,由于氧气含量和压力的不同,高原地区燃料的燃烧特性与平原呈现不一样的规律.进一步研究环境压力对燃料燃烧特性的影响规律,可为研究高原火灾发展规律及火灾防治技术提供理论指导.     

CO_2分析在含化学添加剂的细水雾灭火研究中的应用探讨

通过实验和计算证明CO2浓度分析是评价含添加剂细水雾灭火有效性的简单而有效方法。采用燃烧分析仪测定细水雾灭火实验过程中的CO2浓度,比较含不同添加剂细水雾和纯水细水雾在同一实验控制条件下的CO2浓度变化规律,利用CO2浓度变化规律判断含添加剂细水雾灭火的效率。根据上述规律,可从两方面比较细水雾的灭火效率:一是CO2的最高浓度。CO2达到的最大浓度小,则燃烧过程中的热释速率小或灭火时间短,说明细水雾抑制燃烧的效果较好。二是施加细水雾后CO2浓度变化率。CO2浓度变化率小,燃烧过程中的热释速率就小,说明细水雾抑制燃烧的效果较好。     

Application of fire suppression materials on suppression of LNG pool fires

An LNG pool fire is considered one of the main hazards of LNG, together with LNG vapor dispersion. Suppression methods are designed to reduce the hazard exclusion zones, distance to reach radiant heat of 5 kW/m², when an LNG pool fire is considered. For LNG vapor dispersion, the hazard exclusion zone is the distance travelled by the LNG vapor to reach a concentration of 2.5% v/v (half of the LNG lower flammability limit).Warming the LNG vapor to reach positive buoyancy faster is one way to suppress LNG vapor dispersion and reduce evaporation rate (thus fire size and its associated radiant heat) and that is the main objective in LNG pool fire suppression. Based on previous research, the use of high expansion foam has been regarded as the primary method in suppressing LNG pool fires. However, in 1980, another method was introduced as an alternative pool fire suppression system, Foamglas^®. The research concluded that 90% of the radiant heat was successfully reduced. Currently-called Foamglas^® pool fire suppression (Foamglas^® PFS) is a passive mitigation system and is deployed after the leak occurs. Foamglas^® PFS is non-flammable, and has a density one-third of the density of LNG, thus floats when an LNG pool is formed.This paper describes the study and confirmation of Foamglas^®PFS effectiveness in suppressing LNG pool fires. In addition, while Foamglas^® PFS is not expected to suppress LNG vapor dispersion, further investigation was conducted to study the effect of Foamglas^®PFS on LNG vapor dispersion. An LNG field experiment was conducted at Brayton Fire Field. The experimental development, procedures, results and findings are detailed in this paper.     

局部蒸汽系统抑制熄灭油池火的实验研究

选取乙醇为燃料试样,进行不同条件下蒸汽灭火的全尺寸实验,研究了局部蒸汽系统抑制熄灭油池火的有效性及其影响因素,并探讨其灭火机理.实验结果表明:喷口直径是影响蒸汽灭火的关键因素,中等直径的喷口具有较好的灭火效率;喷口方位和燃料浓度也会影响灭火有效性;局部蒸汽系统的有效保护面积大于直接覆盖面积,对可燃气和氧气的稀释置换作用...     

气泡雾化细水雾灭油盘火的试验研究与机理分析

为研究气泡雾化细水雾灭火的机理和影响因素,利用自行研制的气泡雾化细水雾系统进行了以汽油油盘火为火源的灭火试验,改变气泡雾化细水雾喷头的压力和流量,记录不同工况下的灭火时间、火焰温度、辐射热和火焰形态的变化,对气泡雾化细水雾的灭火过程进行分类,分析各类灭火过程的主要灭火机理和压力与流量对灭火有效性的影响规律.结果表明,气泡雾化细水雾针对汽油油盘火具有良好的灭火效果,其灭火过程可分为瞬时灭火、短时间灭火和长时间灭火3种类型,每种类型的灭火过程有不同的主要灭火机理.     

机械通风条件下细水雾抑制酒精火的试验研究

通过全尺寸模拟试验研究了细水雾和机械通风共同作用下小室酒精池火的特性以及机械通风风量和风速等对细水雾抑制酒精池火的影响.试验中通过改变变频器频率来调节机械通风的风量和风速,获取不同机械通风条件下细水雾抑制酒精火的温度、热辐射强度、总热流强度以及O2和CO体积分数等特性参数,并分析讨论了机械通风对细水雾抑制酒精池火的影响.结果表明:随着机械通风量的增加,烟气平均升温速率和平均降温速率线性下降,细水雾施加后对火场对流传热的抑制作用更加明显;同时,机械通风使得火场O2体积分数更接近环境大气值,细水雾施加之后CO的生成量明显降低;机械通风不影响细水雾控火效果,并有助于和细水雾灭火系统共同保障火场安全.     

基于灰色关联分析的变压器油池火灭火有效性评估

为对比不同灭火系统扑灭变压器油池火灾有效性,提升变压器油池火灭火效能,从效能评估工具、灭火临界参数、行业法规中提取并确定变压器油池火灭火有效性评估指标集,包括3个观测变量,6个具体指标。采用Otsu’s算法处理火灾图像确定火焰面积,通过层次分析法确定各观测变量和具体指标权重,应用灰色关联法构建变压器油池灭火有效性评估模型。以水喷雾、细水雾、泡沫-水喷雾以及泡沫-细水雾扑灭变压器油池火为例,分别计算4种不同灭火系统下的灭火有效性。研究结果表明：灭火方案有效性为泡沫细水雾(1.000)>纯水细水雾(0.653)>泡沫水喷雾(0.447)>纯水水喷雾(0.333)。该评估模型可以将消防监测终端采集的消防大数据与人工智能技术有效结合,有助于提升变压器消防安全管理智能化水平。     

Extinguishing pool fires with aqueous ferrocene dispersions containing gemini surfactants

The objective of the present study was to explore the relationship between the dispersibility and fire-extinguishing capability of aqueous ferrocene dispersions containing gemini surfactants belonging to the same series, namely, olfin E1020, olfin PD 201, and surfynol 465. In this study, the dispersibility and ability to suppress pool fires were characterized by turbidity and extinguishing time, respectively. Ultrasonication enabled easy preparation of the aqueous dispersions of ferrocene powder containing the gemini surfactants. Visual observations and turbidity measurements clearly demonstrated that the order of dispersibility was as follows: ferrocene dispersion containing surfynol 465 ≥ ferrocene dispersion containing olfin E1020 > ferrocene dispersion containing olfin PD201. Fire suppression experiments indicated that the ferrocene diameter, in the ferrocene diameter range of 10.4–21.5 μm, negligibly influenced the extinguishing time. Furthermore, for the same ferrocene samples as were used for the turbidity measurements, the order of extinguishing ability was as follows: ferrocene dispersion containing surfynol 465 > ferrocene dispersion containing olfin E1020 > ferrocene dispersion containing olfin PD201; thus, the extinguishing ability was identical to the dispersibility order.     

基于模糊保护层的池火灾事故风险分析

为计算引发池火灾事故的风险值,提高事故风险的量化水平,判断现有风险控制措施是否满足风险容忍度的要求,为制定减缓风险措施提供依据,给出了新的池火灾风险评估模型。基于传统的保护层分析模型(LOPA),结合模糊集合理论,引入模糊风险矩阵进行风险评估,构建适用于引发池火灾事故的模糊保护层(fL OPA)风险分析模型。该模型的特点是将模糊逻辑和保护层分析结合,减少了传统保护层分析方法计算过程中的不确定性因素,引入严重度减少指数(SRI)概念,使严重度计算、风险评估更加准确。运用该模型对原油储罐泄漏池火灾事故风险进行分析,给出风险决策方案,判断现有保护措施是否能控制风险在可容忍范围内,实例验证了模型的可行性。     

天然气管线泄漏喷射火视角因子分析

基于平截头圆锥体模型和视角因子基本理论,对天然气管线失效泄漏引发的喷射火进行研究.利用平截头圆锥体对火焰形貌进行描述,根据几何关系给出了火焰的几何基本参数的计算公式,推导了有风情况下喷射火辐射面对周围任意位置接收点视角因子计算关键参量的相关公式.在计算火焰对接受体的视角因子时,将具有一定倾角的平截头圆锥体转换为竖直方向的平接头圆锥体以方便计算,并给出了变换过程中相关参数的计算公式.此时,将平截头圆锥体划分为3个辐射面——火焰侧面、火焰顶面及火焰底面.基于微元思想进一步对喷射火辐射表面进行了合理的离散化,对喷射火平截头圆锥体的视角因子进行研究.由于视角因子计算的复杂性,用Matlab软件编制了任意风速下喷射火周围任一点视角因子的计算程序.最后,结合具体实例,根据自编程序计算了在风速5 m/s、不同偏转角的情况下的火焰几何尺寸,并取风向角为30°,以受体点的坐标(6,5,2)计算了接受体不同法向量处的视角因子.结果表明,喷射火焰长度、抬升高度及上截面宽度都随火焰轴线的偏转角降低而缓慢增加,用微元思想计算出来的同一点在不同法向量下的视角因子不同.基于平截头圆锥体模型和视角因子的基本理论能够较为精确地计算喷射火的视角因子,可用于天然气管线泄漏喷射火事故的后果评价.     

含添加剂细水雾熄灭煤层钻孔瓦斯火的有效性

在瓦斯抽放钻孔的钻进过程中,由于钻头、钻杆与周围煤壁的摩擦升温,会发生瓦斯火灾.为了预防与控制煤矿瓦斯燃烧火灾,采用细水雾灭火技术和自制的钻孔瓦斯火试验系统,在0.4 MPa、0.6 MPa和0.8 MPa下,选择5种配方的含添加剂细水雾,对瓦斯抽放钻孔火灾进行了灭火有效性研究,主要考察了施加细水雾前后瓦斯火焰温度、燃烧强度和灭火时间的变化.结果表明,在清水中添加化学添加剂后,使细水雾熄灭瓦斯火的有效性大大提高,在0.4 MPa下,清水细水雾不能熄灭的钻孔瓦斯火灾,使用添加剂2、3、4、5后,可以在32.4～70.3 s的时间内熄灭.升高压力,细水雾对瓦斯火的熄灭有效性提高,当压力为0.6～0.8 MPa时,含添加剂5的细水雾熄灭瓦斯火的时间比清水细水雾缩短76.1%～88.6%.在实际应用中,使用低压细水雾灭火系统,并选择合适的灭火添加剂配方,可有效防治钻孔瓦斯火灾.