充装条件对超细干粉灭火剂水平直管内喷放流量的影响

为研究不同充装条件下超细干粉灭火剂在水平直管内的气固两相流动特性,搭建超细干粉灭火剂水平直管喷放试验台,改变充装比和起始充装压力,测量管内的沿程压力分布,比较喷放流量和气固比的变化,重点分析了超细干粉灭火剂在水平管内的释放过程、沿程压降和充装比临界值。结果表明,超细干粉灭火剂的释放过程有喷放前期、平稳喷放和喷放后期3个阶段,其中平稳喷放阶段是灭火剂有效作用时间。沿程压降几乎不受灭火剂充装比的影响,但随起始充装压力增大而增大。此外,喷放流量曲线上的临界转捩曲线与气固比计算值曲线上转捩曲线相吻合,起始充装压力为2.5 MPa、4.2 MPa和10 MPa时,喷放流量曲线对应的充装比临界值分别为0.412 kg/L、0.439 kg/L和0.458 kg/L。充装比小于临界充装比时,喷放流量随充装比增大而减小;充装比大于临界充装比时,喷放流量变化不大。而且临界充装比随充装压力单调递增。     

复合干粉中氢氧化铝的最佳质量分数研究

为开发高效干粉灭火剂,以超细ABC干粉为基料、氢氧化铝为添加剂,制备一种新型复合干粉灭火剂。通过灭火试验,测定含有不同质量分数氢氧化铝的复合超细干粉的灭火效能和对火焰烟气中有毒气体的抑制效能。结果显示,随着复合超细干粉中氢氧化铝质量分数从0%增加到10%,火焰温度下降速率和火焰高度下降率均呈现先上升后下降的趋势,而灭火剂最小灭火浓度(MEC)和灭火时间则先减小后增大;当氢氧化铝质量分数为4%时,灭火效能和抑烟性能最佳。热重(TG)分析结果表明:氢氧化铝可以加快复合超细干粉的热分解速率峰值,从而提升灭火效能。     

洁净气体灭火剂与火焰作用过程中氟化氢的产生量研究

采用半导体激光吸收光谱法,实时测试七氟丙烷、三氟甲烷和六氟丙烷等洁净气体灭火剂与火焰作用过程中产生的氟化氨质量浓度,对灭火剂在不同体积分数下产生的氟化氢量及其变化规律进行了研究,并考察了灭火速度对氟化氢产生量的影响.结果表明,当灭火剂体积分数低于临界灭火体积分数时,灭火剂的体积分数越高,灭火剂与火焰作用过程中产生的氟化氢质量浓度越大,在距临界灭火体积分数还很大时,产生的氟化氢质量浓度就超过了4 000mg/m3.当使用洁净化学气体灭火剂熄灭燃烧杯火焰时,灭火速度越慢,灭火过程产生的氟化氢就越多.3种灭火剂熄灭燃烧杯火焰时产生的氟化氢质量浓度随灭火时间变化规律基本一致.当灭火时间高于10 s时,产生的氟化氢质量浓度均超过了4000m/m3.     

水幕稀释非水溶性重气影响因素的无量纲试验

以CO_2为对象,通过敞开空间水幕稀释阻挡CO_2扩散试验,分析了CO_2泄漏时的体积分数分布,对水幕稀释阻挡非水溶性重气扩散的影响因素进行了无量纲分析,主要针对泄漏源高度、泄漏源距水幕距离、水幕流量及泄漏流量进行研究,通过研究各影响因素推出了无量纲准数及水幕的稀释效率。定义了两个无量纲量:无量纲流量K=Q/q和无量纲距离Ω=H/L。结果表明:K不变时,随泄漏流量增大,水幕后CO_2的体积分数变大。泄漏流量相同时,测试点处CO_2体积分数随K增大而减小。泄漏流量每增加1 m3/h,为保持水幕后CO_2的体积分数不变,K需要增加0.25。当越接近0.6时,水幕后CO_2的体积分数越小,稀释效果越好。最后,基于无量纲分析结果,针对非水溶性重气泄漏扩散现场,提出了水幕设置建议。     

黏土胶结充填浆体管道输送特性试验与数值模拟研究北大核心CSCD

黏土可作为骨料用于矿山胶结充填,浆体的管道输送特性对充填工艺影响很大。利用自溜型浆体管道输送试验系统对体积分数为50%的黏土浆体进行输送试验,在充填倍线为1∶4.89的情况下,黏土浆体在管道中输送良好。对试验系统出浆口处水平管道浆体输送特性进行数值模拟。结果表明,黏土浆体在管道断面流速分布不均匀,层流边界中法向速度梯度大,流速较小时,体积分数分布不均,颗粒易在管道底部堆积,随流速增加,黏土颗粒在管道中均匀分布。黏土颗粒粒度和密度对管道输送基本没有影响,临界速度随着黏土颗粒粒度、密度增大而增大,临界流速与浆体体积分数呈抛物线曲线关系。黏土胶结充填过程中应筛除其中混杂的颗粒粒度和密度较大的杂质,黏土浆体输送速度、体积分数应尽量避开临界速度与体积分数抛物线顶部区域。     

水成膜泡沫灭火剂在柴油池火中的灭火效能试验

为提高水成膜泡沫灭火剂(AFFF)扑灭柴油池火的灭火性能,利用自组泡沫灭火系统装置对不同气液体积流量比(气液比)、系统压力和泡沫混合液体积流量下水成膜泡沫灭火剂在柴油池火中的灭火效能进行了研究。结果表明:当气液比为16时,AFFF灭火时间最短为42 s、灭火剂用量最少为210 g,表现出最佳的灭火效能;随系统压力增加,灭火时间和灭火剂用量逐渐减少,其中系统压力0. 5 MPa时AFFF的灭火时间和灭火剂用量相较于0. 3 MPa时分别下降了40. 7%和21. 1%;此外,泡沫灭火剂的灭火效能还随泡沫混合液体积流量增大而提高,其中泡沫体积流量60 L/h时灭火时间和灭火剂用量相比于20 L/h时分别下降了35. 7%和5. 4%。红外热成像分析表明,AFFF在灭火过程中主要通过其优异的冷却和覆盖隔离作用使火焰无法维持正常燃烧而熄灭,达到较好的降温和灭火效果。     

瓦斯抽采钻孔反循环气力排屑数值模拟

反循环气力排屑是顺层钻孔的新技术,可以提高瓦斯抽采钻孔的成孔深度与成孔率,采用CFD-DEM耦合方法对瓦斯抽采钻孔反循环气力排屑过程进行数值模拟,研究了排屑气速、煤屑生成量对气力排屑性能和气力排屑系统压降的影响。研究结果表明:排屑气速较低时,煤屑在重力的作用下在钻杆内堆积,易导致钻杆堵塞,为保证顺利排屑,需要较大的排屑气速;随着煤屑生成量的增大,对气力排屑性能影响不大,但钻杆内煤屑的体积分数增大,煤屑-煤屑,煤屑-钻杆之间的碰撞加剧;气力排屑系统的压降与排屑气速、煤屑生成量均呈正相关,综合考虑能耗因素,在保证顺利排屑的前提下,应选择合适的排屑气速。     

超细磷酸铵盐微粒灭火剂与B类火作用的有效性研究

为研究超细微粒灭火剂的灭火能力,对NH4H2PO4质量分数为90%的ABC干粉进行超细化和表面改性,制得具有良好流散性的平均粒度在2～10 μm的微粒灭火剂,然后将不同量的微粒灭火剂和一定压力的氮气一起充装于1 L的贮压式灭火器中,然后在1 m3灭火室内进行全淹没条件下的B类油火灭火试验.结果表明,粒度在4.11 μm以下的微粒灭火剂能在空中滞留15 min以上,并且其灭火质量浓度随着灭火剂的体积平均直径的减小而减少;微粒灭火剂的体积平均粒径为2.48 μm时,其灭火质量浓度仅为59～64 g/m3,平均灭火时间小于6 s.超细微粒灭火剂具有良好的空间流动扩散能力,可用于全淹没火灾保护,作用于B类油火时,灭火质量浓度低且灭火时间短,灭火效率很高.     

气相二茂铁抑制池火燃烧的有效性分析

以N2作载气,开展了不同工况气相二茂铁作用于受限空间中酒精燃烧的系列实验.实验过程中借助M-9000燃烧分析仪和质量采集系统对其烟气(如O2、CO)体积分数和酒精质量变化进行在线测量,以此为基础数据分析气相二茂铁抑制酒精燃烧的有效性.通过对不同工况下烟气体积分数、热释速率和火焰高度的分析得出:当载气流量为1.00 m3/h时,气相二茂铁的抑制效果随其饱和蒸气压的升高而增强.其具体表现为酒精燃烧效率、热释速率和火焰高度随气相二茂铁饱和蒸气压的升高而相应降低;O2剩余量随气相二茂铁饱和蒸气压的升高而相应增大,CO最大生成量随气相二茂铁饱和蒸气压的升高而相应下降.     

基于通风网络理论及试验的采空区自燃“三带”分析

基于通风网络理论模型演化得到采空区走向及倾向的漏风阻力系数分布,综合考虑了采面的回采速度、顶板岩性以及采空区倾向上顶板的沉降量不同等因素影响.采用专业的流体力学计算软件Fluent对桃园矿1033工作面及其采空区进行了流场数值模拟,得到了工作面的漏风量分布及采空区漏风流场分布.模拟结果表明,工作面向采空区漏风区域主要发生在倾回上靠进风侧0～10m范围,并有部分漏风量在工作面倾面从中间点前流回至工作面,采空区内的流场等值线并不完全呈对称分布. 采用工作面埋管取气分析采空区内氧气体保分数,得到了采空区内氧气体积分数分布规律.试验结果表明,沿着采空区走向,氧气体积分散逐渐下降;在采空区倾向上,回风卷氧气体积分数下降最快,进风巷氧气体积分数下降最慢.综合考虑采空区内的滤流速度和氧气体积分数分布,得到了采空区自燃“三 带”范围.在采空区回风巷,氧化带距离工作而范围为11～ 38 m;在采空区进风巷,距离工作面范围为23 ～ 76 m;在中部,距离工作面范围为12～66m.最后,计算得到工作面安全回采速度为2.2m/d.     

室内空间重气扩散浓度场变化过程的试验研究

以二氧化碳气体为对象,对室内空间重气连续泄漏扩散过程进行试验研究,分析气体体积分数的变化规律.结果表明,二氧化碳在室内空间泄漏后,出现明显的沉降现象,泄漏源高度以下位置的体积分数远大于高处的体积分数,且气体体积分数上升的速度也明显增大.墙壁的阻挡作用会使近墙处气体体积分数比其他位置要高.中心面上,泄漏初期二氧化碳体积分数变化梯度不大,但随着时间的进行,体积分数梯度变大,逐渐出现脱分层现象.通过比较同一时刻不同面上气体体积分数的分布情况,可以发现,靠近地面处的水平向上体积分数分布较均匀,而垂直面上体积分数分布不均匀.二氧化碳扩放过程中,径向上有一个初始速度,而在横向上表现为自由扩散.不同高度水平面上,随着高度的增加,二氧化碳的体积分数值和高体积分数区域都逐渐减小,且在离泄漏源较远处的两侧墙壁处富集,而泄漏源下方有个体积分数相对较低的区域.     

输油管道弯头穿孔泄漏数值模拟

我国在役输油管道经过多年冲刷及腐蚀后,存在安全隐患,使得对输油管道泄漏事故的研究具有重要的现实意义。基于计算流体力学方法,采用有限容积法,建立管道泄漏控制方程,研究不同输送速度及泄漏孔径对泄漏后管内压强分布及泄漏量的影响。结果表明:泄漏孔径一定,输送速度分别与管内压强和泄漏量成正、负相关,泄漏口下游存在局部高压区;输送速度一定,泄漏孔径分别与管内压强和泄漏量成负、正相关,局部高压区的强度降低、范围减小。实际工作中可以采用一定方法增大管内输送速度或增大泄漏口径,从而减少实际的原油泄漏量。     

红—克长输玻璃管线沿程压力和温度分布影响因素分析

为确定红—克长输玻璃管线常温输送方案,根据现场管线工况,利用Pipephase 软件建立了管道数值仿真模型,分析了原油含水率、输送流量、管道内壁粗糙度、环境 温度、入口温度等因素对管线沿程压力和温度分布的影响规律。结果表明:原油含水率 、输送流量、管壁粗糙度的增加会导致管线沿程压降增大;环境温度、入口温度的增加 会造成管线沿程压降减小,且压降变化趋势基本一致;原油含水率、入口温度的增加, 会引起管线沿程温降的增大;输送流量、环境温度的增加,会造成管线沿程温降的减小 ;管壁粗糙度对管线沿程温降影响较小。该研究工作为玻璃钢管线长输方案的制定提供 了参考依据,对保障油气安全运输具有重要的工程意义。     

压缩空气泡沫在长距离管路输送中压降的数值模拟

基于Fluent对压缩空气泡沫在长距离管道中的流动特性进行了数值模拟研究,将压缩空气泡沫近似为弥散流,采用Saplart-Allmaras模型模拟了不同管径下压缩空气泡沫以及不同泡沫原液浓度的AFFF泡沫在长距离管道内的流动及压降变化。模拟结果表明,随着距离变化,各管径管道内压降均呈现线性变化,且随着压缩空气泡沫的流动,压降线性增大。管道管径对管内压降变化具有显著影响,管道直径越小,管道内压降越大;泡沫原液浓度对压降的影响较小,且压缩空气泡沫在长距离输送中的压力随距离线性衰减。将模拟结果与长距离输送的试验结果进行了对比,误差在10%以内。     

甲烷体积分数对甲烷-煤粉复合火焰传播特性的影响

为探究甲烷体积分数对煤粉爆炸过程的影响,并掌握甲烷-煤粉爆炸火焰传播特征,通过粒度分析仪和同步热分析仪研究2种煤粉样品的粒径大小和热解过程。利用1 500 mm×80 mm×80 mm的半开口竖直燃烧管道,探究不同甲烷体积分数下,中位粒径分别为65和25μm烟煤粉的火焰传播特性,分析甲烷体积分数对甲烷-煤粉复合火焰结构、温度和速度的影响。结果表明:25μm煤粉比65μm煤粉的火焰更加明亮,甲烷体积分数的增加对65μm煤粉火焰有更强的促进作用;当甲烷体积分数越接近当量比时,火焰锋面越规则,火焰速度也越快;随着甲烷体积分数的增加,火焰温度和火焰传播速度均呈现先增大后减小的趋势;甲烷体积分数为9%时,火焰温度达到最大值;甲烷体积分数为8%和10%时,65和25μm煤粉最大火焰速度为分别为26.53和39.28 m/s。     

自吸式文丘里洗涤器引射量实验研究

以自吸式文丘里洗涤器为研究对象,采用空气-水为工作介质,针对喉部气速、吸液口静压差、喉部间距等因素对文丘里洗涤器引射特性的影响进行实验研究。结果表明,随着喉部气速的增加,文丘里洗涤器引射量呈快速增长趋势,且吸液口静压差越高增长越明显,但喉部气速过大会加剧液相贴壁流动现象,降低气液接触效率;吸液口静压差对洗涤器引射量的影响程度与喉部气速有关,当喉部气速超过66. 5 m/s后,增大吸液口静压差会显著提高洗涤器引射量;喉部间距增大会降低洗涤器引射量,但有利于液相分散,强化气液相间接触,与常规文丘里脱硫除尘液量需求相比,自吸式文丘里洗涤器引射量大,实验工况下液气比最大可达3. 95 L/m3。     

采空区三维漏风路径示踪测试

采用SF6示踪气体探测技术,对Y型通风方式下采空区三维裂隙场漏风路径进行了测试.结果表明:示踪气体在采空区内发生弥散,采样点采集到的示踪气体体积分数随时间变化呈先快速增大后逐渐减小的规律,具有拖尾现象;距工作面155 m范围内,采空区裂隙带上部漏风速度较小,示踪气体体积分数高,裂隙带下部及冒落带漏风速度较大,示踪气体体积分数低;155 m后,冒落带、裂隙带下部和裂隙带上部示踪气体体积分数相差不大;采空区漏风路径是经顶板裂隙绕流后下降至冒落带的曲线渗流路径.     

狭长管道油气爆炸流场分布特征规律及分析

为研究狭长管道油气爆炸流场分布特征规律,搭建了狭长管道油气爆炸实验系统 ,并在狭长密闭管道中进行了油气爆炸实验。通过采集爆炸超压值和火焰强度值并进行 分析,得到以下结论:随着初始油气体积分数的增大,管道沿线最大爆炸超压值和升压 速率均呈现先增大后减小的趋势,在1.75%时达到最大,并且初始油气体积分数越接近 1.75%,升压速率增大越快;根据管道沿线最大超压分布规律可将初始油气体积分数分 为1.25%~1.55%、1.55%~2.20%、2.20%~2.65%3个部分;管道末端出现二次爆炸现象,爆 炸超压变化曲线可分为点火延迟、一次爆炸、二次爆炸、振荡衰减4个阶段;火焰持续 时间随油气体积分数的增加先下降后上升,油气体积分数为1.75%时火焰持续时间最短 。     

超细水雾对管内丙烷爆炸火焰抑制效果的试验研究

利用自行研制的超细水雾抑制管内丙烷爆炸的小尺寸试验系统,研究超细水雾抑制管内丙烷爆炸的有效性.试验采用0.6m×0.09m的圆柱形透明玻璃管,研究体积分数为2.7％～3.7％的丙烷/空气预混气体在0～2 mL超细水雾作用下的爆炸火焰传播特性,测定超细水雾作用下丙烷爆炸下限及火焰传播速度的变化规律,探讨超细水雾对管内丙烷爆炸火焰的抑制机理及效果.结果表明:超细水雾可显著提高丙烷的爆炸下限,降低丙烷爆炸的危险性;超细水雾可有效抑制丙烷爆炸的传播速度,且随超细水雾添加量增大,传播速度不断降低;根据抑制率计算结果,在贫燃料情况下,超细水雾对丙烷爆炸的抑制效果随雾量增大和体积分数降低而增强.     

表面活性剂体系下气液两相螺旋流压降规律实验研究

通过气液两相螺旋流实验仪器研究了可降解性表面活性剂对气液两相流流型和压降的影响,实验介质设定为空气和水,表面活性剂为天然椰子油,气液两相折算速度0.1~4.0 m/s,体积含气率5%~95%,起旋器为叶轮,实验在室温下进行。实验得到了螺旋泡状流、螺旋线状流、螺旋轴状流、螺旋团状流、螺旋弥散流、螺旋波状分层流等6种典型流型。对实验数据进行分析整理,发现流型对压降起着至关重要的作用,其中螺旋弥散流的压降梯度最小,螺旋波状分层流的压降梯度最大。同时分析了起旋器、含气率、表面活性剂浓度对压降的影响。另外,提出了对于由叶轮起旋的气液两相螺旋流的摩擦压降新的预测公式,理论计算值与实验所得数据吻合良好。