小尺寸铜铟镓硒光伏电池火反应行为的试验研究

用于光伏建筑一体化的铜铟镓硒光伏电池热稳定性差,一旦建筑物发生火灾,受火作用下,铜铟镓硒电池材料的可燃性会增加建筑物自身的火灾载荷,这会加剧建筑物火灾的蔓延.基于此研究了小尺寸铜铟镓硒光伏电池在不同点火源作用下的受火反应行为.以200 mL及500 mL酒精池火作为辐射热源,分析了铜铟镓硒电池在受到不同大小热辐射后的热解和阴燃特性;以酒精火焰作为点火源,分析了电池接触明火后的着火温度、火焰温度及质量损失速率.结果 表明:当小尺寸铜铟镓硒光伏电池板所受的热辐射小于等于6.15 kW/m2时,温度达到232℃开始热解,阴燃期间电池迎火面温度可达662℃;在明火作用下,小尺寸铜铟镓硒电池板在表面温度达到254℃可以被引燃,10 cm高度火焰温度可达694℃,质量损失速率最大为0.45 g/s.     

倾斜XPS板材向外多向耦合蔓延燃烧特性研究

为探究热塑性板材被点火源引燃后向四周火蔓延的行为特征,针对不同倾角的方形挤塑聚苯乙烯(XPS)泡沫板材,开展中心引燃后火焰向不同方向蔓延燃烧的试验,分析火蔓延状态、火蔓延速度和内部温度场随倾斜角度的变化关系。结果表明:XPS材料在受热时产生的收缩行为导致上方预热区接收热量变化,使得倾斜角度大的板材向上火蔓延更困难;当发生向上火蔓延时,蔓延速度随倾角的增大而增大,且速度远大于横向和向下火蔓延速度;向下火蔓延速度随倾斜角度的增大呈先降低后增大的趋势,横向火蔓延受板材倾角影响较小;当材料受热时温升剧烈,则易形成材料向该点处火蔓延,反之,材料受热出现显著收缩而温升较慢,则易熄灭。     

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。     

木材在不同放置角度下火蔓延特性的实验研究

选用厚度为2 mm与3 mm的木材,研究了可碳化固体可燃物在静止氛围中不同角度下的火蔓延特性.研究表明,在不同角度范围内火蔓延经历着熄灭、稳定燃烧、加速燃烧以及快速燃烧等变化过程.对两种厚度的木材火蔓延行为对比分析发现,在自然对流条件下,两种厚度木材的火蔓延极限角度分别为-5°,5°.另外,研究了试样上下表面火焰参数与火蔓延速度之间的关系.在10°＜α＜60°范围内,火蔓延速度计算值与实验值能较好拟合.     

通风对综合管廊内电缆燃烧及火蔓延过程影响的数值模拟研究

综合管廊内电缆的火灾燃烧特性一直被国内外学者所关注,然而目前关于通风对电缆燃烧及火蔓延过程影响的研究相对较少。在通风系统的作用下,电缆内部及外部温度分布、热解气体浓度与无通风情况相比有很大的差异,电缆的燃烧及火蔓延过程将会更为复杂。为了研究通风作用下综合管廊内单根电缆的燃烧过程,采用FDS对15 kV交联聚乙烯绝缘铜芯电缆的火蔓延过程开展了数值模拟。通过分析不同风速条件下的电缆火焰形态、各层材料温度、火蔓延长度和热释放速率(HRR)曲线,详细研究了通风速度对综合管廊内单根电缆燃烧及火蔓延过程的影响。结果表明当通风速度不超过2 m/s时,通风能够促进电缆燃烧,电缆表面存在气相火焰,其火蔓延长度、热释放速率峰值等不断增加,此时综合管廊内火灾危险性不断增大;当风速大于等于3 m/s时,通风抑制了电缆燃烧,电缆的火蔓延长度、热释放速率峰值随之迅速降低,电缆PVC层、XLPE层温升的原因是线芯对绝缘材料的热传导,电缆的火灾危险性也随之减小。     

倾斜巷道内火灾逆流层变化规律数值模拟

为确定矿井火灾时期逆流层长度变化规律,给逃生与救护工作提供参考,以下行通风倾斜巷道为研究对象,建立长80 m、宽4 m、高3.5m拱形巷道模型,通过数值模拟的方法,确定多组火灾工况下烟气逆流层的变化规律.结果表明:巷道入口端风速在0.5～3 m/s增大,烟流逆流层长度随之减小,减小幅度逐渐变缓;火源烟流放散速度在5～25 m/s增大,逆流层长度随之增大,且增加幅度逐渐变缓;人口端风速条件固定为1 m/s,巷道倾角在O°～45°增加,火源烟气放散速度小于18 m/s时,逆流层长度随巷道倾角增加而减小,火源烟气放散速度大于18 m/s时,逆流层长度随巷道倾角增加而增加.     

电动汽车充换电站火灾燃烧模拟试验研究

为研究电动汽车充换电站火灾发生时火灾发展、烟气蔓延、温度变化及CO分布情况,设计具有自动控制、实时监测、数据采集、显示、探测报警、数据存储等功能的充换电站火灾模拟燃烧试验平台,并进行燃烧试验。通过燃烧不同材料,分别模拟站内监控室、充换电室及配电室等3种典型火灾场景的燃烧。根据现场实时监测、记录的燃烧过程数据,分析电动汽车充换电站火灾蔓延规律及其危险性。结果表明:配电室的烟气蔓延速度、CO体积分数上升速度及其最高值均高于监控室及充换电室的相应值。因此,配电室火灾危险性最大;监控室材料易被引燃,危险性居中;充换电室内的电池燃烧释放烟气少,危险性最小。     

两种含水率水稻堆垛的着火与蔓延燃烧特性实验研究

粮食安全事关国计民生,近年来粮仓火灾多发,对于粮食火灾安全的基础性研究,显得愈加迫切。基于自主设计的贯穿气流条件下的散粒堆垛引燃与蔓延燃烧特性研究实验平台,针对两种含水率水稻,在不同贯穿气流条件下,开展了引燃与内部蔓延燃烧特性研究。结果表明,水稻含水率对其燃烧特性具有重要影响,即,对于13%含水率水稻,采用高温电热细棒插入堆垛内进行引燃45 min,并未引燃;然而,对于3%含水率水稻,仅引燃4 min,堆垛即形成迅速剧烈蔓延燃烧,中心区域燃烧温度高达1 200 ℃,最大蔓延速度约0.8 cm/s,引燃前的最大升温速率约200 ℃/min。此外, 结果还表明,贯穿气流条件下,远离中心区域的四周水稻升温较慢且剩余一些最终未引燃,水稻堆垛内部主要呈向下且不断扩大的蔓延燃烧特征。最后,13%含水率水稻被灼热引火源作用结束后形成的碳化圈大小表明,机械通风气调作用对于灼热源的引燃作用具有一定的抑制作用。     

夹层内PVC电缆燃烧特性分析

通过建立现代建筑夹层模型,研究铺设大量电缆可能引发的火灾效应,探索夹层内电缆火灾特性,找到电缆在夹层内的合理铺设方式,为制定科学合理的防火对策提供依据.本文主要讨论了不同因素对火焰蔓延速度、烟气温度和有害物质生成浓度的影响,并评价了有害物质的毒害作用.结果表明,夹层内铺设电缆的数量、铺设角度和距离夹层底层远近对电缆的燃烧特性有明显影响.1根电缆时火焰蔓延速度为3.17×10-3 m/s,两根时为3.96×10-3 m/s;1根电缆情况下,铺设角度由45°到垂直状态时,蔓延速度由4.01×10-3 m/s增加到26.09×10-3 m/s,产生烟气温度和烟气中有害成分浓度也随之增高;垂直条件下,烟气质量浓度在230 s时达到最高值12.50 g/m3,产物CO的质量浓度远远超出OSHA标准(1.88 g/m3).因此,电缆在夹层内垂直燃烧时发生火灾的危险性更大.     

1kV配电电缆的电弧引燃过程研究

电弧引燃电缆是造成电缆火灾的重要因素,威胁电力设备的安全运行与电力可靠供应。为了探索配电电缆的电弧引燃机理,构建了电弧引燃1 kV配电电缆实验平台,结合火灾动力学仿真,初步研究了电弧引燃电缆过程中的点燃、火焰蔓延及温度场分布,进一步探索了电弧火源功率对电弧引燃电缆过程的影响。结果发现功率为300 W的电弧火源能够在10 s内引燃1 kV聚氯乙烯护套电力电缆,电缆引燃后最高温度达900℃。随着电弧火源功率增大,电弧引燃电缆时间显著减小,并进一步获得了引燃该电力电缆所需的临界电弧功率。运用FDS仿真电弧引燃电缆过程,实验与仿真结果基本一致：当电弧功率从21.93 W减小到7.15 W时,实验点火时间从19 s增加到57 s,仿真点火时间从15.3 s增加到55.9 s;当电弧功率低于7.15 W时,实验和仿真电缆均无法引燃。     

隧道混合燃料火灾燃烧蔓延特性实验研究

隧道火灾一直是火灾科学研究领域的重要问题之一。近年来,隧道火灾中由于燃油泄漏而引起的火蔓延现象是一个新兴的研究热点。利用小尺寸(1:10)的隧道火灾模拟实验平台,开展了薄油、窄油池机制下不同混合比例下正丁醇-柴油燃烧特性实验研究。结果表明,根据正丁醇比例,可将正丁醇-柴油混合燃料分为两类。当正丁醇比例不大于20%时,主火焰蔓延速度线性增大,闪燃火焰则由间断变为持续存在且波长由14.17 cm减小到8.42 cm;油面温升速率逐渐增大;当正丁醇比例大于20%时,主火焰蔓延速度接近正丁醇蔓延速度(3.33 cm/s),闪燃火焰持续存在且波长在8.3 cm左右;油面温升速率基本相同。研究结果为认识隧道混合燃料火灾燃烧特性提供了参考。     

高层建筑外立面U型结构火蔓延特性数值模拟研究

对高层建筑外立面U型结构竖直火蔓延特性影响进行了数值模拟研究,给出了火蔓延速度、热释放速率、火蔓延温度特性等参数.研究发现U型结构竖直火蔓延是一个加速燃烧的过程,当U型结构的结构因子α在0.4和1.6之间时,其火蔓延速度随着α的增加而增加,这是由于在燃烧过程中U型结构会产生烟囱效应,其强度随着U型结构结构因子的增大而增大,烟囱效应的增强加速了火蔓延过程.     

海洋球引燃条件分析

为探究海洋球的引燃条件,本文采用实验的方法,选用明火、香烟火和电火花3种点火源,测试在不同距离下海洋球的引燃时间、燃烧持续时间和海洋球表面温度变化情况.研究结果表明:明火可以引燃海洋球,明火条件下海洋球的引燃时间随引燃距离增加而增加,引燃距离超过1.5cm后,海洋球不能被引燃;香烟火无法引燃海洋球,在引燃距离为0和0.5cm时,海洋球仅出现熔化现象,温度最高可达94.7℃,随着距离增加,海洋球熔化所需时间逐渐增加,温度上升速率逐渐降低;电火花(加载电压90V)无法引燃海洋球,电火花仅能在海洋球表面留下烟熏痕迹.本文为降低海洋球引发火灾几率、预防火灾发生提供一些参考.     

EPS外保温材料火灾蔓延速率的数值模拟与试验研究

根据火灾动力学理论,建立了热塑性外保温材料火蔓延速率模型。该模型对实际燃烧过程做了一定的假设简化,主要考虑了材料厚度和火源位置对材料燃烧发展过程的影响。并提出无量纲参数"耦合燃烧度",用来表征热塑性材料的燃烧壁面与高温熔滴形成的油池火之间相互作用的程度。基于ISO9705全尺寸热释放速率实验室,采用20×20×10 cm3正庚烷油槽火源为火源样式,设计了4种不同的燃烧工况研究EPS外保温材料的火蔓延规律和影响因素。结果表明:其火蔓延速率随时间变化呈指数增长,EPS的火蔓延速率的回归方程通式为Vp(t)=Aexp(Bt),与理论推导方程Vp(t)=φ1exp(φ2t)有较好的相关性。当EPS的厚度为50 mm时,火蔓延速率增幅最小;"耦合燃烧度"越大,火蔓延速率增长越快;"耦合燃烧度"随材料厚度的增加而增大;不同火源位置下,"耦合燃烧度"从大到小为中火、底火、顶火、边角火。理论模型与试验结果有较好的一致性,可以有效预测热塑性外保温材料的火蔓延速率。     

不同坡度对正庚烷流淌火燃烧特性的影响

针对液体燃油储运过程中泄漏引发的火灾爆炸事故,设计并搭建流淌槽坡度可调式液体燃油流淌火燃烧试验平台,开展连续泄漏正庚烷流淌火试验。选择水平表面(0°)流淌试验作为基准,改变流淌槽的坡度(0.5°,1°和3°),研究分析不同泄漏速率下连续泄漏正庚烷流淌火的燃烧面积、燃烧速率等燃烧特征参数的变化规律。结果表明:1)连续泄漏正庚烷流淌火燃烧特征参数均随泄漏速率增加而明显增加;2)坡度对连续泄漏正庚烷流淌火燃烧特性影响显著,即使流淌槽坡度增加0.5°,其燃烧特性即发生明显改变;3)连续泄漏正庚烷流淌火的平均稳定燃烧速率随流淌槽坡度的增加反而减小。     

金属热颗粒引燃可燃堆积材料的实验研究

电焊操作、烟花燃放、工业磨削和高压电线碰撞等过程容易产生高温热颗粒。这些热颗粒一旦接触可燃材料就有可能引燃材料,导致火灾。该文对热颗粒引燃可燃堆积材料的行为进行实验研究,从而为工业堆积材料的火灾防控方法提供参考。实验加热一系列不同直径(6mm,8mm,10mm,12mm,15mm,20mm)的黄铜金属颗粒作为热源,并采用三种常见的工业堆积材料(木粉,炭粉,羟丙基甲基纤维素HPMC)作为可燃材料的代表物,研究不同功率金属热颗粒对材料的引燃行为,分析金属热颗粒引燃材料的临界功率。结果表明,材料本身的性质会影响热颗粒的引燃行为,HPMC的引燃时间最长,木粉的引燃时间最短。随着热颗粒直径的增加,热颗粒引燃三种材料所需的功率值整体呈增大的趋势。由于燃烧空腔的形成,HPMC的引燃临界功率相对较高。     

下行风流火灾管道试验与烟流动力特征研究

为了明确矿井巷道通风量及角度变化对火灾的影响规律，运用矿井火灾管道试验平台及各种传感器数据采集系统，开展下行通风火灾的管道相似模拟试验，得到在不同通风机动力和巷道倾角下巷道风量、各测点温度随时间的变化规律，对下行风流火灾时的风流紊乱状态有了进一步认识。结果表明，火灾时燃烧温度迅速到达顶峰后温度衰减速度随风量增大而加快，巷道火灾高温区域随着巷道风速增大而向火源下风侧移动。增大巷道倾斜角度，火风压作用增强，通风系统稳定性降低，更容易发生烟流逆退现象。在下行通风试验中，存在一个使火风压与通风机动力大小相等方向相反的临界风速。矿井火灾烟流是否产生逆退现象与通风能力有关，通风能力越强，巷道风流克服火区阻力、保持原状态的能力越强。     

辐射和倾角耦合作用下火蔓延行为特性

火蔓延行为决定了火灾发展规律及其后果,其行为特性常常受到多个参数的共同影响。为研究外部热源辐射和倾角对火蔓延行为的共同作用,开展了一系列不同外加辐射强度和倾角的木材(樟木)表面小尺寸火蔓延实验,测量了火蔓延过程中的关键特性参数,包括质量损失速率、火焰形态以及火蔓延速率。结果表明,质量损失速率、火焰面积和火蔓延速率都随着倾角和外加辐射强度的增加而增加,而且倾角越大外加辐射对试样质量损失速率的作用越明显。另外发现,倾角较小时,V_f~(-1/2)与辐射强度存在较好的线性关系,但是倾角较大时,该线性关系就不再满足。     

基于桶式环形加热的阻燃电缆细观竖直燃烧特性研究实验平台的设计

针对阻燃电缆等难燃材料,为研究其在外界热源条件下的火灾性能与蔓延燃烧特性,研制了基于环形加热的阻燃电缆细观燃烧特性诊断实验平台。该平台主要包括三个部分,即:半封闭环形桶式加热与燃烧腔室、样品竖直固定模块和数据采集系统。实验参数的标定及典型阻燃电缆受热与燃烧实验结果表明,常规条件下无法点燃的阻燃电缆,当置于实验平台的加热炉内被加热一段时间后,底部小火源可将其点燃并呈现猛烈的燃烧与蔓延过程。该加热模块能够详细、准确地研究各种阻燃电缆在环形加热条件下的膨胀、引燃及蔓延燃烧的细观特性,而不同的加热模式有助于深入研究阻燃材料在各种热环境下的火灾特性,为阻燃材料的引燃机理及火蔓延模型研究提供了必要的研究平台。     

典型阴燃物质燃烧特性实验研究

采用锥形量热仪对海绵、榆木屑、棉布和包装箱纸板四种易发生阴燃导致火灾的多孔材料的燃烧特性及其影响因素进行了比较研究。实验结果表明：辐射强度是影响材料燃烧性能的首要因素,辐射强度越大,燃烧性能越好;含水量对多孔材料的燃烧特性有较大影响,增加一定含水量后,一方面可降低火灾危险性,主要表现为：引燃时间明显延长,燃烧强度降低,...