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。     

基于雾冷系统的锂离子电池热失控抑制研究

为了深入研究雾冷技术对锂离子电池热失控灾害的冷却抑制效果,通过实验方法研究不同流速及浓度条件下雾冷技术对热失控的抑制效果。研究结果表明：与空气冷却相比,雾冷系统的冷却能力有大幅度提升,其可以在热失控触发前有效阻断热失控进展;热失控条件下,需通入过量雾滴,进而增强电池高温局部蒸发吸热的能力,以达到预期冷却效果;雾滴局部增发吸热是主导热失控抑制的关键因素,其与雾滴自身浓度与气流速度密切相关。基于冷却过程中的关键温度节点,本文将热失控灾害防治划分成不同级别,可用于指导实际工程应用。     

煤矿喷雾降尘雾滴存活时间的数值模拟

为提高煤矿喷雾除尘效率,揭示雾滴蒸发和存活时间的影响因素,基于差分方法,使用MATLAB软件编制雾滴蒸发过程仿真试验程序,研究了雾滴初始半径、雾滴与风流的初始相对速度、雾滴初始温度,以及巷道风流初始温度、湿度、风压共6个关键影响因素与存活时间的关系;采用逐步回归方法构造了包含5因素的雾滴存活时间计算方程。结果表明:在目前煤矿采用的雾化降尘工艺范围内,除雾滴初始温度外的其他5个因素对雾滴存活时间的影响均较为显著;构建的雾滴存活时间综合计算方程能合理计算雾滴的存活时间。     

基于数值模拟的细水雾在汽车涂装车间喷漆室的应用研究

采用FDS软件对细水雾扑救汽车涂装车间喷漆室火灾的灭火效能进行数值模拟分析,着重探讨了喷漆室纵向通风、细水雾雾滴粒径、雾滴喷射速度、汽车障碍物等对扑灭油漆火的影响。模拟结果表明:在细水雾与油漆火的相互作用过程中,细水雾对火源的表面冷却和隔氧窒息作用显著;为了防止室内氧气得到补充,在开启细水雾灭火的同时应当联动控制关闭纵向通风系统;在模拟工况条件下雾滴粒径为100μm~300μm的细水雾灭火效果优于粒径为400μm、500μm的细水雾;雾滴在一定喷射速度范围内速度越大灭火效果越好,喷射速度为10m/s的雾滴灭火效果明显优于3m/s和5m/s的雾滴,但是为了防止火焰横向蔓延,喷射速度不宜过高;在汽车障碍物火灾中部分微小的细水雾雾滴受到火焰的卷吸作用,可以绕过障碍物进入火区发挥冷却作用,细水雾灭火系统能够有效控制障碍物火灾,可以应用于汽车涂装车间喷漆室。     

高温热表面油液蒸发的时变性热质传递模型与实验研究

针对高温热表面油液蒸发热质传递过程的时变性,考虑这一过程中的对流传质传热,建立了热环境作用下油液蒸发的热质传递模型方程,通过无量纲变换,求得空间浓度分布和温度场随时间的变化规律。以庚烷为试验对象,对高温热表面油液蒸发过程进行了实验研究。理论分析与实验表明:庚烷蒸发过程中,刘易斯数大于1,传热速率大于传质速率;蒸发导致的质量损失与时间平方根的成正比,与液面的面积成正比,且与质量扩散系数的平方根成正比,饱和蒸气浓度越大,蒸发速率也越大。油液蒸发计算结果与试验结果基本一致,表明了模型的有效性。     

侧向风速作用下聚氨酯泡沫双火源火蔓延研究

为探究环境风作用下逆向双点火源聚氨酯泡沫火蔓延及融合行为,开展多组对照实验并从材料传热机理角度分析侧向风速对火蔓延行为中火羽流形态、质量损失和辐射热流场等特征参数的影响。结果表明:风速与上述参数之间存在非线性关系。环境风效应使火焰被拉长且敷贴于预热区表面,增大预热区面积和热反馈;侧向风速的增加对FPU板材质量损失的影响逐渐弱化,且板材的熔滴率与风速呈正相关;无论侧向风是否存在,两侧逆向火焰融合后均达到整个蔓延过程中的峰值温度;风速的存在限制了火焰温度与辐射热通量峰值,也缩短了温度和辐射峰值出现的时间。     

“细水雾灭火模拟实验系统的研制与应用”通过专家鉴定

由火灾实验室承担的“细水雾灭火模拟实验系统的研制与应用”通过专家鉴定。该项目属国际前沿研究课题。主要通过模拟实验对不同雾化方式、不同实验工况条件下细水雾滴径和速度分布以及雾通量等特性参数进行了动态测量和分析 ;研究了细水雾与火焰相互作用的机理 ,揭示了雾通量与细水雾灭火有效性之间的内在关联 ;研究了在开放空间和受限空间细水雾与油池扩散火焰、木垛火焰相互作用的动力学过程 ,对细水雾与火焰相互作用的过程进行了实时、多参数的同步实验测量 ,并建立了细水雾作用下对红外热场诊断结果的修正方法 ,从而为系统、深入地研究…     

细水雾抑制熄灭木材火焰的小尺度实验研究及简化模型

细水雾灭火技术以其环保性好、灭火迅速、耗水量低、破坏性小以及适用面宽等特点 ,已成为国际火灾领域关注研究的热点。以此为工程背景 ,开展了细水雾抑制熄灭木材火焰的小尺度模拟实验研究。利用热电偶测温系统、数码摄像机等仪器测量了细水雾作用前后燃烧场的变化特征。结果表明 :预燃时间、喷雾气压、细水雾作用时间等参数对灭火过程有显著影响。细水雾抑制熄灭木材火焰的主要机理是燃料表面冷却效应。从传热的角度建立的木材表面冷却模型与实验结果吻合较好     

细水雾阻隔火焰热辐射的模拟研究

从热辐射传递方程出发，根据Mie散射理论,考虑雾滴对热辐射的散射和吸收特性，建立细水雾阻隔火焰热辐射的两通量模型，并给出简化算法；同时建立小尺度模拟实验系统，对理论模型进行验证。结果表明，两通量模型较为合理地预测了细水雾对火焰热辐射的衰减作用。在此基础上，应用上述理论模型进一步探讨火焰温度、细水雾特性参数、雾场厚度对阻隔热辐射效率的影响，为细水雾系统的实际工程应用提供了理论和依据。     

细雾水与火焰的相互作用

本文分析了细雾水滴与浮升火焰羽流的相互作用,推导出雾滴在火场下降过程中的运动方程,、汽化速率方程和热量衡算方程。采用龙格－库塔差分方法,数值求解所得到的有关方程。     

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     

复配超细粉体三相泡沫的制备与稳定性研究

为改善泡沫灭火剂的高温稳定性和抗复燃性能,将石墨粉、膨润土和空心玻璃微珠按一定比例复配加入泡沫灭火剂中制备防灭火三相泡沫,利用自主设计的实验台架,研究其发泡、稳泡及油面热稳定性等主要性能,分析复配超细粉体对泡沫灭火剂稳定性的影响机理。实验证明,复配粉体的加入可使泡沫灭火剂在高温下的稳定时间延长10倍以上,粉体颗粒会在泡沫表面形成一层致密壳层,增强泡沫的隔热阻燃性能,石墨粉的存在使壳层更加致密且增强了泡沫的流动性,但会对泡沫的发泡性能产生较大的影响,当空心玻璃微珠和石墨粉的添加质量比为5∶2时,整体效果较好。     

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。     

细水雾灭火技术的研究

细水雾灭火技术主要通过汽化隔氧、冷却燃料和氧化剂以及吸收部分热辐射等效应与火相互作用,降低燃烧化学反应速率和火焰传播速率,达到控制和扑灭火灾的目的,不会产生“二次性环境污染”,可以达到火灾防治洁净化目标。为此,对细水雾抑制火灾的过程和机理进行了实验研究和数值模拟,以促进细水雾灭火技术的发展     

火灾环境中油罐罐壁冷却优化部署研究

对油罐火灾中着火罐罐壁和邻近罐罐壁的温度分布进行了科学分析,并进行了罐壁冷却实验研究,研究不同油罐罐壁材质对冷却效果的的影响,以及有热源作用和无热源作用罐壁在不同流量冷却水作用下的温度变化规律。结果表明,不同罐壁材质对冷却效果的影响不大,在实际火灾中可忽略罐壁材质的影响;流量越大,冷却速度越快,但达到火灾冷却要求时,不同大小流量冷却水的冷却效果差异并是很大,合适的供水强度是油罐高效冷却的前提。对油罐火灾冷却力量的部署提出了优化原则,为防灭火工作提供了一定的科学依据。     

冷循环便携式半导体降温服设计及制冷性能分析

为缓解高温环境下劳动人员面临的热害问题,设计1种利用半导体制冷片作为制冷源的便携式冷循环降温服,并在高温环境下测试其降温性能.结果表明:在总电源功率100 W、环境温度30℃的情况下,运行12 min后,制冷水温度降低至15.7℃.降温服稳定运行状态下制冷功率为340.4 W.系统运行环境温度对制冷系统的制冷性能有显著...     

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.     

高温矿井多孔介质相变蓄热降温研究及设计

为了解决机械通风难以满足高温矿井降温需求的问题,提出由石蜡和膨胀石墨构成多孔介质相变蓄热模块来达到巷道降温效果的方法,基于Fluent模拟软件,对通风和相变蓄热联合降温多条件下巷道温度场进行数值模拟,确定相变蓄热模块的设计参数,最后对掘进巷道热环境进行模拟研究和方案设计。研究结果表明：相比于仅通风降温,联合降温效果明显;采用双侧布置相变模块降温效果明显优于单侧布置工况;随着风速逐渐递增,降温效果下降,且降温幅度减小;模块厚度分别为100,200 mm时降温效果基本一致,厚度300 mm时,巷道温度明显升高。