泥炭粒径对阴燃蔓延速率影响的实验研究

实验研究了自然对流下,不同颗粒粒径(1mm,1mm~2mm,2mm~3mm,3mm~4mm,4mm)的泥炭向下阴燃现象。通过测量泥炭阴燃内部温度,分析了泥炭颗粒粒径大小对泥炭阴燃峰值温度、峰值温度处阴燃蔓延速率、水分蒸发前锋(T=90℃)蔓延速率、泥炭热解前锋(T=312℃)蔓延速率和炭氧化前锋(T=421℃)蔓延速率的影响。实验结果表明:各颗粒粒径泥炭的阴燃峰值温度在510℃到710℃之间变化,平均峰值温度大小呈现随着粒径的增大而减小的趋势。除了粒径1mm的泥炭阴燃实验外,其他粒径的泥炭阴燃稳定蔓延阶段峰值处的蔓延速率随着粒径的增大而增大。实验发现粒径2mm泥炭阴燃蔓延速率随着粒径的增大而增大,而粒径3mm泥炭阴燃蔓延速率随着泥炭粒径的增大而减小,粒径2mm~3mm是一个界限值。     

室内多因素条件下香烟颗粒粒谱动态分布特征

烟颗粒粒径分布和浓度变化是探测香烟阴燃火灾初期的重要参数,研究香烟阴燃过程烟颗粒粒谱分布对火灾探测具有指导意义。实验通过在室内有风条件下展开,研究风速、位置、时间、烟源等因素对烟颗粒的粒径分布和形成规律的影响。结果表明:1随着时间的推移,GMD(Geometric Mean Diameter,几何平均直径)变大,烟颗粒数量浓度增加,但粒谱分布逐渐趋于稳定。2风速对颗粒粒谱形成的影响较为复杂,随着风速的增加,气流扰动加剧,烟颗粒浓度增加,GMD有减小的变化趋势。3在不同的位置,有风条件下烟颗粒随着气流迁移,最终在壁面处进行积累,离烟源越远位置,沿着风速方向浓度和GMD均变大。4烟颗粒的初始浓度也影响烟颗粒粒谱分布和运动特征,烟源数量越多,初始浓度越大,形成的烟颗粒浓度和GMD越大。     

基于气体浓度和烟颗粒消光系数的复合火灾预警系统

为解决火灾烟雾颗粒的消光效应对光声火灾检测带来的影响,以近红外激光为光源,结合波长调制技术和谐波检测技术对光声信号和颗粒消光系数进行了测量,并建立了火灾复合探测模型。利用棉绳阴燃、木材热解2组阴燃火实验以及正庚烷明火、木材明火2组明火实验进行了火灾模拟探测,并结合特定算法对结果进行了判定。结果表明系统能较好地对实验产生的CO浓度和烟颗粒消光系数进行探测,且运行稳定,能够满足火灾预警需求。     

棉垛早期阴燃火灾特性及棉花仓库主动吸气式复合探测研究

以棉花仓库消防安全为背景,在火灾探测标准燃烧室内开展了棉花垛早期阴燃特性试验和吸气式复合探测试验研究。分析棉花垛早期阴燃过程中的质量损失、烟气浓度以及图像特征变化,以棉花垛顶部着火为例,归纳了阴燃过程大致包括水平蔓延及竖直蔓延两个阶段,并分析了各阶段特性。利用吸气式复合烟气诊断,分别记录了吸气管道出口的CO体积分数变化以及吸气式探测器的输出信号。结果表明,CO的响应时间明显快于吸气式探测器且几乎不受采样孔位置的影响。由于阴燃温度低,羽流湍浮力相对较弱,而CO气体密度远小于烟颗粒密度,在吸气管道中表现出更好的迁移性。因此,针对大空间棉储仓库,可以采用吸气式感烟火灾探测器与CO气体探测器相结合的复合探测手段,也可以考虑在传统吸气式探测器内部整合CO探测部件以提高探测报警速度,同时有效降低误报、漏报率。     

垃圾焚烧飞灰中As和Hg的粒径分布及浸出特性研究

研究重庆市某垃圾焚烧发电厂不同粒径飞灰中As和Hg的分布特性及飞灰中As和Hg的浸出毒性,探讨浸出液初始pH值、液固比及浸出时间对飞灰中As和Hg浸出的影响.结果表明,飞灰粒径<100 μm时,As含量随粒径的增大而增大,粒径>100 μm时,As含量则随粒径的增大而减小;飞灰粒径<1 000 μm时,Hg明显表现出向小颗粒富集的趋势.其中,75～100 μm灰飞中As含量最高,是粒径<38 μm飞灰中As含量的10.73倍;粒径<38 μm飞灰中Hg含量最高,是250～1 000 μm飞灰中Hg含量的3.68倍.垃圾焚烧厂飞灰中As和Hg的浸出质量浓度分别为(2.85±0.87)mg/L和(0.20±0.06)mg/L,其中Hg的浸出毒性超过国家限定标准(0.10 mg/L),是危险废物.As和Hg的浸出量随浸出液初始pH值的减小而增大,随液固比的增大而增大;As和Hg在浸出液初始pH<4时的浸出质量浓度较大,表明飞灰中As和Hg较易在酸性环境下浸出.随着浸出时间的增加,As的浸出量总体上呈上升趋势,而Hg的浸出量总体上呈下降趋势.本研究为垃圾焚烧飞灰的无害化处理和资源化利用提供了依据.     

太赫兹波在烟气环境中传输特性研究

火场环境成像技术已成为火灾探测的重要技术之一,现有的成像检测设备在低能见度火场环境下受烟气的影响较大。采用离散偶极子近似法和离散纵标法进行模拟计算,研究烟气环境下波长为31.25～55.55μm的太赫兹波的传输特性,并与0.9μm的红外波进行比较。结果表明：太赫兹波的衰减主要由烟颗粒对太赫兹波的吸收造成;太赫兹波的透射量随烟颗粒群粒径增大而减小,随单位体积烟粒子数增加而减小,随太赫兹波波长增大而增大;太赫兹波在传输过程中的透射量明显高于红外波。     

弯管与盲通管冲蚀磨损对比分析研究

为了研究石油管道流向急剧改变处的冲蚀磨损问题,采用DPM模型,通过改变入口流速、颗粒质量流速、颗粒直径,对90°弯管与盲通管的流场分布及冲蚀情况进行数值模拟。结果表明:弯管与盲通管最大冲蚀速率随入口流速的增大呈指数增长,随颗粒质量流速的增大呈线性增长;在50~100 μm粒径范围内,最大冲蚀速率随粒径的增加逐渐减小,在100~300 μm粒径范围内,随粒径的增加而增大;在入口流速、颗粒质量流速、颗粒直径相同的条件下,弯管最大冲蚀速率明显高于盲通管最大冲蚀速率,盲通管的耐蚀性更强;由于流体在盲通管产生涡旋现象,增加了颗粒能量的耗散,从而减小了进入下游管线颗粒的速率,使得颗粒更易积存于盲通段形成堆积层,减小了下游管段冲蚀速率。     

环境烟草烟气粒径分布及其对光散射的影响

为了测量典型办公室内环境中环境烟草烟气悬浮颗粒物的数浓度和粒径分布变化,以及其对颗粒光散射的影响,在6.8 m×3.2mx2.8 m的试验间进行试验,采用测量范围为5～1 000 nm的DMS500扫描电迁移率粒径谱仪进行粒径测量.结果表明,不同卷烟样品的烟气粒径分布曲线近似,都可以用对数正态分布函数来描述.4种卷烟样品粒径分布及参数变化速率相似,在4 800 s内数中值粒径CMD平均值从105 nm增大至155 nm,几何标准差GSD平均值从1,58减小至1.45,CMD和GSD的变化趋势近似符合指数函数.利用基于Mueller光散射理论的程序计算烟颗粒对散射光的影响.粒径分布的变化显著改变了颗粒散射光强度,CMD最大使散射光强度增大7倍,GSD引起的强度变化较小.综合考虑烟气颗粒数浓度降低和粒径分布的变化,散射光强度最大增大3倍.     

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。     

气流速度对地板送风房间颗粒污染物分布的影响

对于地板送风系统,空气从架空地板下直接送入人员呼吸区,送风气流卷吸地板附近颗粒物对室内颗粒污染物浓度有重要影响.为了研究气流速度对颗粒浓度的影响特性,建立了模拟空气流动和颗粒运动轨迹的模型,并且在4种不同气流速度下在一间全尺寸小室内进行试验,测试了不同粒径颗粒浓度的衰减.试验结果表明,随送风气流速度增大,室内较大颗粒浓度衰减比较小颗粒更快;另一方面,计算结果也表明,气流速度对不同尺寸颗粒的分布影响不同,特别是大于3 μm的颗粒随着气流速度增加,其悬浮寿命衰减比1μm以下的颗粒显著得多.计算与试验结果的趋势非常一致.结果对室内颗粒污染物的治理研究有一定意义.     

煤粒筛分现象与粒度分布特性的试验研究

在求解煤的物性参数时,为探究煤粒平均粒径对参数求解的影响,以5种不同粒级的煤粒为研究对象,系统研究筛分现象和粒度分布;以煤粒瓦斯扩散系数求解为例,分析算术平均值、体积加权平均体积粒径对计算结果的影响.研究结果表明:煤颗粒在筛分过程中会出现特殊分选现象,目标粒级粒度分布仅占真实粒度分布的33.37％～49.32％;算术平...     

负压隔离器内病毒空气传播影响因素的研究

病毒活性及病毒气溶胶粒径是病毒空气传播实验中的重要影响因素.病毒活性主要与环境温湿度有关.为了研究负压隔离器内颗粒粒径的影响因素,测量了实际运行工况下的两种粒径的颗粒浓度,并对不同换气次数、送风温度下颗粒浓度和粒径分布进行数值模拟.结果表明,不同粒径颗粒分布规律趋于一致;增加换气次数会导致气流旋涡区域颗粒浓度升高;随着...     

基于模拟退火的随机取向含核椭球颗粒粒径反演

烟颗粒的光散射数值模拟计算多采用单种匀质的球形、椭球或分形模型。实际上,多种情况下的烟颗粒并非仅由单种匀质组成,例如细水雾灭火和湿式洗涤塔除尘过程中生成的烟颗粒即是一种以碳烟颗粒作为凝结核、水为外壳的含核水凝物气溶胶颗粒。针对随机取向条件下,利用离散偶极子近似方法对轴对称的含核椭球颗粒模型进行数值模拟计算,得到光散射Mueller矩阵,并基于Lorenz-Mie散射理论,采用全局搜索能力很强的模拟退火算法,实现了单分散系的含核椭球颗粒的粒径反演。讨论分析了内核半径与外壳有效半径比q及内核折射率n对轴对称的含核椭球颗粒粒径反演的影响。粒径反演结果表明:q对含核椭球颗粒的粒径反演结果及误差影响较大,n在一定程度上影响颗粒的粒径反演。     

中等变质程度软硬煤瓦斯放散规律研究

自主设计了煤粒瓦斯吸附-放散试验系统,以郑煤集团告成煤矿普遍存在的中等变质程度贫瘦软硬煤为研究对象,对比分析了贫瘦煤软硬煤前120 min瓦斯解吸规律,试验结果表明,瓦斯解吸初期软煤的解吸速度都大于硬煤的解吸速度,软煤在前30 min解吸量占总解吸累积量的84.07%以上,而硬煤仅为67.76%;对比了多种描述瓦斯解吸-扩散过程的经验公式,发现孙重旭式和文特式拟合效果最好,且相关指数的变化范围较小。     

闭环回旋控尘技术的三维数值模拟研究

针对输煤皮带转载点粉尘污染大的问题,提出一种新型粉尘控制技术。以霍州煤电集团木瓜煤矿为例,以气固两相流理论的颗粒轨道模型为基础,结合现场实际粉尘扩散规律,三维数值模拟皮带转载点的粉尘逸散规律。根据粉尘颗粒在皮带转载点的运移规律,提出了闭环回旋控尘技术,通过气固两相流和颗粒碰撞理论的三维数值模拟对该技术的控尘机理进行研究,并在木瓜煤矿进行试验应用。结果表明:闭环回旋控尘技术能有效控制粉尘扩散和降低粉尘颗粒动能,其降尘效率达到88%以上,同时,该技术无需任何动力,是未来节能型除尘产品的发展方向。     

粒径对镁粉爆炸特性的影响

在简要分析了镁粉爆炸的过程和特性基础上,结合在20 L球型爆炸测试装置中对粒径D50为6,47,104,173 μm镁粉的爆炸特性实验数据,着重分析了粒径对镁粉爆炸特性所产生的影响.实验结果表明,随着粒径的增大,镁粉的爆炸危险性随之减小.     

煤尘挥发分及粒径对爆炸火焰长度的影响研究

为研究煤尘挥发分及粒径对爆炸火焰长度的影响及其变化规律,选取挥发分含量不同的四种典型烟煤煤样,分别制备成31.5、44、62.5、81.5、119、>150 μm六种粒径,利用煤尘爆炸性鉴定装置测试其爆炸火焰长度,并对其爆炸火焰长度变化规律进行分析。结果表明:随着挥发分含量的增加,不同粒径级别的煤尘爆炸火焰长度均呈增长趋势;在挥发分含量较低的区间,挥发分含量增加对爆炸火焰长度影响不大;在挥发分含量较高的区间,随着挥发分含量的增加其爆炸火焰长度也急剧增加,并且粒径越小增加的越快。对于同一实验煤样,随着粒径的增大,其爆炸火焰长度逐渐减小,粒径增大到150 μm以上时爆炸火焰几乎消失。爆炸火焰长度随粒径变化的变化率根据实验煤样的不同,呈现出两种变化规律,挥发分含量为18.99%和27.52%煤样的爆炸火焰变化率先增加再减小再增加,挥发分含量为32.20%和39.74%的煤样呈现先增加再减小的趋势,但四组实验煤样的爆炸火焰长度变化率都在44～62.5 μm的粒径变化量时达到最大值。     

Effect of pressure for dust dispersion on minimum ignition temperature

The existing technical standards for determining the minimum ignition temperature (MIT) of dust clouds are inadequate. According to existing technical standards, this study expands the test pressure conditions. The MIT of dust clouds can be determined by a variety of different dispersion pressures, that is, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08 and 0.1 MPa. But, whether the MIT of dust clouds tested under different dispersion pressures is consistent is lacking in the corresponding exploration. In this study, a set of measurement system of instantaneous concentration and particle size was established, which can observe the flow of dust clouds and the distribution of the instantaneous particle size and concentration of dust clouds in the heating furnace tube. On this basis, the MIT of dust clouds is determined, and the physical mechanism of dispersion pressure affecting the MIT of dust clouds is revealed. The results show that the MIT of dust clouds is consistent when the dispersion pressure in the range of 0.02–0.06 MPa. When the dispersion pressure is not in this range, the MIT of the dust clouds is very different due to the obvious increase of the instantaneous particle size of the dust clouds.     

An investigation on the dust explosion of micron and nano scale aluminium particles

A series of dust explosion were conducted to compare the flame structure between nano and micron aluminium dusts. Two-color pyrometer technique is applied to have qualitative observation of flame development. Measurement of temperature indicates that explosion in micron aluminium dust clouds start in a single spot at 3000 K, in contrast, explosion in nano aluminium dust clouds start when hot powder accumulated to a certain amount at lower temperature of 2600 K. For micron aluminium dust clouds, flame at leading edge has the highest temperature and propagates in all directions. On the other hand, flame in nano aluminium dust clouds propagate only upward with the hottest part left behind at the downside. As flame propagates, the temperature at top edge gradually decreases from 2600 K to finally 2000 K, but temperature at bottom edge maintains in 3000 K with no significant displacement. The unevenness of flame structure is considered as the consequence of different particle densities, which suggests that the reaction of nano aluminium particles stays in molten state, meanwhile, the high surface area also leads to unignorable heat loss.     

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。