基于FDS的天然气集气站分离器喷射火特性仿真研究

天然气集气站火灾事故对集气站安全生产构成严重威胁,研究集气站内关键设备泄漏引发的火灾特性具有重要意义.基于大涡模拟(Large Eddy Simulation)数值方法,针对分离器内介质成分、相态等参数特殊性,采用火灾动力学模拟软件FDS建立集气站卧式气液分离器喷射火模型,对分离器典型泄漏孔径下的喷射火进行数值仿真,研究其火焰几何特性、火场温度及热辐射特性.结果表明,随分离器泄漏孔径的增大,喷射火火焰长度及火焰最大宽度也相应增大.大、小两泄漏孔径的喷射火在充分燃烧区域火焰最高温度分别为1 525 ℃和1 065 ℃.大孔径泄漏的喷射火热辐射值明显高于小孔径,并由于湍流浓度脉动的作用导致热辐射值波动较大,喷射火火焰轴向对称面与相距1.5 m的侧平面上测点热辐射峰值之比与泄漏孔径成正比.根据模拟结果,定量分析了两泄漏孔径下喷射火的危险距离,并提出相应的事故控制措施.     

知识长廊

沙漠中如何防止日晒和热辐射沙漠中白天地表温度一般为50℃,高可达80℃以上,远高于人体体表温度。因此,外出工作时,应尽量防止身体任何部位在太阳下曝晒。衣服的颜色最好为白色或浅色。白色衣服可反射50%的太阳辐射。在沙漠里穿短袖衬衫和短裤是不适宜的,虽然体表散热较好,但易受到热辐射和日晒。衣服应宽畅轻便利于通风,并能提供最大的隔热效果,以防外界热传导和辐射。尽量昼伏夜行,并寻找好遮阳物,车底下、树下面、山洞里、背阴岩石下,或者利用沙丘原有地势,挖一遮阳小洞,利用携带的防晒装置挡在洞口。防晒装置也是沙漠中遇险生存的极重要的物件之一。     

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.     

热湿环境下矿工注意力对应急决策影响的脑电研究

为探讨不同热湿环境下矿工注意力对应急决策的影响，模拟了4种不同工况环境，召集了11名被试，运用认知神经科学方法共进行了44次脑电图记录。结果表明，体感温度在26～36℃被试可以保持较高的注意力水平，能够针对突发事件迅速且正确地做出决策。随着温湿度的升高，α波的平均功率不断增加，β波在工况三达到峰值后减小，脑地形图中β波在工况三占比最大；注意力水平(P(SMR+Middle β)/P(θ))随温湿度的增加而降低，工况三时注意力水平最高，工况四时与其相比降低了69.6%。相关性分析显示，温湿度与任务完成时间存在高度正相关关系。对热湿环境下矿工的应急决策研究能够为深井采矿工人的安全和保护提供参考，降低决策失误造成的损失，为煤矿企业的安全管理工作提供科学依据。     

均匀火灾温场下隧道管片受力分析

对于以盾构方式修建的地铁,其隧道管片是主要的受力构件。在以热辐射为主的火灾中,会形成比较均匀的温度场。由于管片受热均匀,整周管片内部将产生均匀的热力荷载,加之地应力荷载使其应力分布更为复杂。使用FLAC3D模拟在以热辐射为主的火灾中,管片应力分布和变化特征。根据温度不同材料性质不同的客观事实,在模拟过程中随温度升高实时调整材料参数,使模拟结果更加准确。分析结果表明:最大水平压力上升比较快,1000℃时其比最大竖向压力大30%。最大值的位置分别对称于经过隧道轴线的水平和竖直面。总位移在400℃后明显增加,最大位移一般在隧道左右两侧。     

脑力疲劳与非疲劳状态眼动指标的判别

为研究利用眼动指标(注视点个数FC、平均注视时间AFD、平均眼跳幅度ASA、最大瞳孔面积Pupil Max及反应时RD)对脑力疲劳状态进行判定,通过眼动追踪技术,测试了不同脑力疲劳程度的眼动指标值并进行分析。结果表明:1)通过FC、AFD、ASA和Pupil Max四个眼动指标可以判定被试者所处的疲劳状态; 2)当测试者注视点个数FC处于(11,13)区间,平均注视时间AFD处于(328,409)区间,平均眼跳幅度ASA处于(5,7)区间,最大瞳孔面积Pupil Max处于(992,1 124)区间时为非疲劳状态;当FC处于(7,10)区间,AFD处于(263,319)区间,ASA处于(2,4)区间,最大瞳孔面积Pupil Max处于(584,935)时可以认定被试者为疲劳状态。     

挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料着火温度实验研究

研究了挤塑型聚苯乙烯(XPS)保温材料两种不同着火方式下的着火温度。采用南京江宁仪器分析厂生产的DW-02型点着温度测定仪对XPS的着火温度进行了测定。利用辐射引燃仪得到了2.2 cm厚挤塑型保温板在不同加热功率下的着火温度。结果表明:DW-02型点着温度测定仪测得的挤塑型聚苯乙烯保温材料的点燃温度约为355℃;热辐射引燃仪测得的2.2 cm厚保温板在不同加热功率下的着火温度是365-370℃,且引燃时间随着辐射引燃仪加热功率的增大而逐渐缩短;明火火源比热流辐射容易引燃挤塑型聚苯乙烯保温板。研究结论对FDS模拟挤塑型聚苯乙烯燃烧特性时,材料热解参数的设定有指引作用,对实际工程中遴选合适的外墙保温材料具有重要的参考价值。     

应急场景下矿工脑电成分特征的实验研究

为探究矿工在应急场景下的脑电成分变化规律,研究通过脑电实验的方法对矿工在观看应急与正常作业场景下文字与图片素材的脑电数据进行分析.结果表明:矿工在实验素材的靶刺激下,ERP成分明显,且图片刺激效果强于文字,在200～400 ms时,P200,P300成分峰值最大;矿工大脑α节律不断下降,β节律不断上升,且β节律波幅面积...     

岩棉彩钢板火灾痕迹与受火情况的关联性研究

为研究火场中岩棉彩钢板的火灾痕迹特征,以马弗炉和油盘火2种热源模拟火灾现场。首先,模拟理想条件下的火场辐射状况,改变马弗炉的热辐射温度,研究辐射温度对岩棉彩钢板火灾痕迹特征的影响特征;然后,以油盘火作为稳定热源,通过控制彩钢板与油盘的距离来改变彩钢板受热条件;最后,观察岩棉彩钢板受火后芯材和金属片的痕迹特征。结果表明:随着温度升高,芯材外形蓬松度逐渐增大,到600℃时,芯材整体收缩变形,1 000℃时,芯材严重受损开裂;金属板也呈现出不同程度的受损,外漆脱落,并出现凹坑、破裂等受损痕迹;研究结果为彩钢板建筑火灾调查中确定火势蔓延方向、起火部位和起火点提供依据。     

煤加水热化学还原反应体系H2S成生实验模拟研究

为研究煤在加水热模拟条件下H2S气体的生成规律,采用自主设计的高温高压封闭反应装置,在高温、真空条件下对煤加水反应体系进行H2S气体成生实验模拟研究。使用Agilent 7890B气相色谱对热模拟温度（250~550℃）内的气相产物取样分析。结果显示:在温度不超过300℃时,该阶段主要是发生物理脱吸附作用,且化学还原作用还较微弱,H2S气体生成量较少;在300~550℃,该阶段为煤中有机硫分解释放硫自由基的主要阶段,H2S气体生成量急剧攀升,在450℃达到最大值。总体来说,煤中有机硫分解释放的硫自由基量对H2S气体的生成量有重要的影响,硫自由基量越高,H2S的生成量就越大。     

基于脑电信号的驾驶员情绪状态识别研究

为研究驾驶员情绪状态识别技术,利用特定题材的影音氛围诱发兴奋和悲伤2种情绪,结合汽车模拟驾驶试验采集驾驶员情绪化驾驶时的脑电信号,利用db5小波分解算法分解信号,提取受情绪状态显著的脑电信号成分,并计算相应的功率谱。结果表明:驾驶员左右额叶区脑电β波受情绪状态影响显著;平静状态时,驾驶员左右额叶脑电β波功率值Pβ大小近似,数值较小;兴奋状态时,左右额叶脑电Pβ大小近似,相比于平静时显著增加;悲伤状态时,左额叶脑电Pβ显著增加,右额叶脑电Pβ相比于平静时无显著变化。Pβ可作为区分驾驶员平静(平常)、兴奋和悲伤这3种情绪状态的依据。     

飞火和热辐射耦合作用点燃松针的实验研究

飞火颗粒点燃和火焰辐射引燃是森林-城镇交界域火灾两种主要引燃方式。已有很多研究关注单种引燃方式,但缺乏二者耦合作用下的引燃机理研究。实验研究了热颗粒与热辐射耦合作用下松针燃料床的点燃行为,分析了热颗粒尺寸、温度及辐射热通量对点燃特性的影响。实验结果表明:热颗粒和热辐射耦合作用的点燃危险性远远高于热颗粒或者热辐射单独作用下的点燃危险性。耦合作用时,点燃概率随颗粒尺寸、温度和辐射热通量增大而增大,热颗粒临界点燃温度以及临界辐射热通量均随热颗粒尺寸增大而降低;阴燃向明火转变的点燃时间随辐射热通量增大而降低,但与颗粒状态呈现出较为复杂的关系。     

高温烟气中半透明水滴蒸发的辐射热特性研究

喷雾水滴蒸发在高温工业烟气降温除尘中广泛应用,半透明水滴内部吸收辐射热流对蒸发传质的贡献及内部辐射传热模型的研究,成为本领域的难点问题之一。依据简化的工况,综合考虑水滴内部环流、随温度变化的热物性以及Stefan流等因素,采用两种辐射吸收模型,通过几何光学近似解析求解水滴内部导热内热源功率,并从热辐射吸收功率、瞬态温度分布等方面对高温环境中半透明水滴的辐射特性开展研究。结果表明,半透明水滴对高温烟气热辐射有较强的选择吸收特性;吸收分布模型能更精确地反映水滴内部能量分布特点;研究工况下,两种辐射模型对液滴寿命预测结果相差小于2%;不计辐射将造成预测的水滴寿命10%以上的较大误差。     

红外线眼伤及其防护

科学实验证明,温度高于绝对零度(-273.2℃)的一切物体都是红外线辐射源。物体温度愈高,最大辐射波长愈短,对生物组织的作用愈强。物体温度低于500℃时仅辐射红外线,随着温度升高,才出现可见光,其辐射波长变短,并呈现出从暗红、鲜红,黄以至逐渐变白的颜色。这时温度约在1500℃以上。冶金企业的冶炼炉、加热炉等热源工作部件,主要散发红外线。虽然熔炼炉温度在1200℃以上时,热源中已逐渐有紫外线出现,但红外线仍占光辐射的绝大部分。随着科学技术与生产的发展,要求热源温度愈高,光辐射也愈强。因此,做好人体防护工作极为重要。     

风机机舱典型液态油品着火特性及潜在火灾危险性评价

针对某850 k W型号风机机舱中齿轮箱油、变压器油和液压油,分别在15 k W/m~2、25 k W/m~2、35 k W/m~2、50 k W/m~2和75 k W/m~2等外加热辐射通量下采用小型锥形量热仪测量其点燃时间(tig),并计算其临界热辐射通量(CHF或6)q″cr)和着火温度,从着火性对典型液态油品潜在火灾危险性进行评价。结果表明:相同材料不同外加热辐射功率下,齿轮箱油、变压器油和液压油tig随外加热辐射通量增大而减小且均在75 k W/m~2时最短,在15~75 k W/m~2范围,tig下降幅度分别是96.32%、96.97%、93.29%;不同材料相同外加热辐射通量下,液压油在低外加热辐射通量(15 k W/m~2)下tig最小,变压器油在高外加热辐射通量(25 k W/m~2、35 k W/m~2、50 k W/m~2、70 k W/m~2)下tig最小且下降幅度最大(96.97%);齿轮箱油、变压器油和液压油6)q″cr分别是9.23 k W/m~2、6.43 k W/m~2、4.92 k W/m~2;齿轮箱油、变压器油和液压油的Tig分别是352.04℃、306.16℃、268.59℃;基于着火性评价指标,潜在火灾危险性从大到小排序为液压油、变压器油、齿轮箱油。     

LNG池火热辐射模型及安全距离影响因素研究

重点对LNG池火热辐射模型,模型应用方式,以及热辐射安全距离的影响因素做了详细研究,给出池火热辐射模型采用及安全距离计算的方法。对常用的热辐射计算模型(点源模型、LNGFire3和PoFM ISE模型)加以介绍,并对3种模型做了对比研究。PoFM ISE模型充分考虑大池火直径时不完全燃烧的因素以及风速对火焰高度的影响,建议当风速大于1.5 m/s,池火直径大于20 m时采用。同时,进一步研究影响LNG池火热辐射安全距离的各种因素,包括池火直径、风速、环境温度和湿度,从而得出不同条件下池火热辐射安全距离的要求。     

短期噪声暴露对作业人员心率的影响

综采工作面噪声污染严重,为了减少噪声污染对作业人员的身心健康和作业安全的不利影响,运用人因工程学、生理学、实验心理学和行为学的相关知识,利用24 h动态心电图仪器进行试验研究,定量分析不同噪声水平和噪声暴露时间对作业人员心率的影响。结果表明:①噪声刺激会造成人心率升高;②噪声刺激水平和暴露时间大小都对被试者的心率产生了显著性影响;作业人员心率与噪声刺激的水平和暴露时间大小都有相关关系;③由于人耳对噪声的适应性,在同一噪声水平刺激下,随着暴露时间的延长,心率会有短暂恢复;④在噪声水平95 dB的噪声刺激下,随着暴露时间的增加,人对噪声的适应性比较明显,此时的噪声暴露时间是影响人心率的主导因素,且在噪声暴露40～50 min时,由于人耳对噪声的适应性会出现短暂的心率恢复的现象,人体出现疲劳;⑤在噪声水平95 dB的噪声刺激下,随着暴露时间的增加,人对噪声无明显适应性,心率随着噪声分贝的增大在缓慢上升,此时的噪声水平是影响人的心率变化的主导因素。     

矿山高温和高湿的危害及预防

矿井作业场所空气的温度、湿度和气流是矿井环境的气候条件。这种条件,主要产生于各种热源放出的热辐射。它可使周围物体温度增高,并直接或间接以辐射、对流、散热的方式作用于人体。当人体因新陈代谢产生的热量与人体散发到周围环境中的热量相等时,人体处于热平衡状态,人体温度正常,自我感觉舒适。若气温超过37℃,人体就要从空气中吸收热量,使人感到烦闷,严重的可引起中毒。针对矿井的特殊环境,《矿山安全条例》对温度作出了规定:“井下工人作业地点的空气温度,不得超过28℃。超过时,应当采取降温或其他防护措施。” 矿井产生高温裔汇的主…     

天然气管道泄漏喷射火燃烧特性研究

针对天然气管道泄漏发生喷射火事故,采用动态火灾软件FDS进行天然气管道泄漏喷射火数值仿真,结合固体火焰模型分析了火焰几何特性、温度与热辐射空间分布等关键参数,依据温度与热辐射伤害准则确定了危险区域范围;并对比不同风速和泄漏孔径下火灾事故的危险范围,研究风速和泄漏孔径对火灾事故的影响程度。结果表明:热辐射是火灾后果的主导因素,25.4 mm泄漏孔径喷射火灾充分燃烧时,其火焰最高温度为1 200℃,喷射口25 m以内为危险区域,随风速增大,温度伤害范围略有增大,热辐射伤害范围显著增大;泄漏孔径变化对喷射火事故后果的影响与风速变化的影响相同,但泄漏孔径对事故后果的影响更为显著,泄漏孔径从6.35 mm增大至25.4 mm和101.6 mm,人员温度伤害半径分别增大2.71倍和10.42倍。最后,结合仿真结果,提出了具有针对性的喷射火应急防控措施。     

草垛的自燃与预防

今年上半年,我厂原料场一堆草垛发生一起着火事故。 这场火灾为什么会发生呢?经调查鉴定,确认是因草垛自燃引起的。草垛自燃一般需经历生物、物理和化学反应等过程。稻草含水量在15%以上,正适于细菌活动和繁殖;水份高,未晒干便急于堆垛,草内含果胶、糖、淀粉等成份,在长期积存而又通风不良的情况下,就会发霉、生热。当温度升到80℃以上时,稻草便发生炭化;当温度升至250～300℃时,稻草达到自燃点即引起自燃。此时若空气不流通,只冒浓烟,不见明火,遇到空气便会伸出“火舌”,酿成熊熊烈火。 我厂发生这次火灾的主要原因有两个:一是稻草潮湿,从…