不连续和含水材料阴燃及向明火转化过程研究

聚氨酯泡沫材料是阴燃火灾中常见的可燃物之一,对变化的聚氨酯泡沫材料的阴燃过程进行了研究.材料变化主要包括连续材料前后部分含水率变化,以及不连续材料前后部分含水率变化.观测各次不同试样试验现象并用热电偶组记录内部的温度变化.结果显示,对于连续材料,当后部含水率小于7.4％时,阴燃稳定传播;后部含水率在10.3％-13.8％时,发生气相反应并形成明火;后部含水率为17.4％时,不能形成明火,后部含水率大于20.9％时,阴燃停止传播.对于不连续材料,在阴燃过程中不易出现明火,当含水率为17.4％时阴燃就会熄灭.材料热分析的TG和DSC数据可清楚显示阴燃反应的各个温度区间和特点.阴燃过程的传热分析也表明,莲续材料比不连续材料更有利于阴燃的传播和明火的形成.     

不同阻燃剂的聚氨酯泡沫材料阴燃特性研究

为了解添加不同阻燃剂的聚氨酯泡沫材料的阴燃特性,对聚氨酯泡沫材料一半干燥一半采用添加Mg Cl2、防老剂、质量分数为10%的水三种情况进行阻燃处理。各次实验结果表明,添加Mg Cl2的材料阻燃效果较好,温度传播到含有添加剂的材料时,由于材料的阻燃性吸附阻止氧气的传播导致没有发生阴燃向有焰火的转化;当传播到有防老剂材料时,由于防老剂的阻氧导致氧气量缓慢减少,在接触后的前期由于氧气量变化缓慢导致气相反应的出现,随着氧气量减少,阴燃结束;当传播到含水材料时,温度出现下降同时阴燃传播速度变慢,但是阴燃仍然能够维持,最后由于氧气的大量进入转化为有焰火。     

自然对流下含水率突变锯末阴燃转明火的实验研究

多孔固体可燃物含水率不连续分布会对其阴燃过程产生影响,并可能会促进阴燃向明火转变。该文对自然对流条件下含水率突变的锯末材料阴燃转明火过程进行实验研究。实验样品前半部分保持干燥,后半部分含水率增加(干基含水率：11.83%～60.35%)。实验结果表明,当后半部分干基含水率小于19.30%时,阴燃能够自维持传播;当后半部分干基含水率在20.40%～51.69%之间时,阴燃蔓延过程中会在含水率突变处形成有利于气体积聚的空隙,并发生向明火的转变;当后半部分干基含水率大于53.57%时,不会发生转明火现象。固体内部温度和气体产物演化过程表明,含水率突变处发生阴燃转明火是高温、突变处形成的空隙和可燃气体积聚共同作用的结果。     

棉花阴燃和明火燃烧特性的对比研究

利用锥形量热仪,选取不同辐射强度,分别在使用和不使用点火器条件下,对棉花进行了热辐射引燃实验,发现在热辐射强度大于6kW/m2的情况下,使用点火器时棉花发生明火燃烧,不使用点火器时棉花发生阴燃燃烧。实验分别测得了在两种燃烧形式下的引燃时间、热释放速率、质量损失速率一氧化碳生成率,结果表明:无论是发生阴燃还是明火燃烧,引燃时间均随着辐射强度的增加而减小,且引燃时间平方根的倒数与辐射强度成线性关系;热释放速率、质量损失速率的峰值和平均值均随辐射强度的增加而增加,但在同一辐射强度下,明火燃烧的峰值和均值均比阴燃燃烧时的大;明火燃烧的一氧化碳平均生成率随着辐射强度的增加而减小,阴燃燃烧的一氧化碳平均生成率随着辐射强度的增加而增加。     

阴燃过程及其传播机理的分析与研究

本文对阴燃的两种模型－一维模型和多维模型,进行了深入研究。通过单向（正向和反向传播）一维模型和几种复杂多维模型的研究,详尽分析了维持阴燃的条件及影响阴燃传播的主要因素,并探讨了阴燃向有燃燃烧转变的条件。     

聚氨酯泡沫材料阴燃发展过程的特性分析

分析对比了相同加热条件下的聚氨酯泡沫材料在有氧和无氧气氛下的升温过程,并对不同加热条件下的聚氨酯泡沫材料的阴燃传播速度进行研究.结果表明:沿着反应进行的方向,分离点的温度越来越低,不同热流条件下的温度分离曲线斜率在实验稳定发展段的变化规律表现得很相似,并在分离点出现后,有氧气氛中的该位置温度在短时间内急剧上升;在阴燃不稳定传播阶段时,热解前锋的速度小于氧化前锋的速度,在稳定传播阶段时,热解前锋速度与氧化前锋速度近乎相等.     

软质聚氨酯泡沫阴燃前期热解特性研究

采用DSC-TGA(差示扫描量热-热重分析)同步热分析仪对软质聚氨酯泡沫(聚氨酯软泡)在不同氧气体积分数(0、10％、30％、50％)和不同加热速率(10 K/min、20 K/min、50 K/min)下热解到800℃的过程及其对阴燃的影响进行了研究.结果表明,当氧气体积分数介于10％ ～ 50％时,聚氨酯软泡热失重DTG曲线只有1个峰;当氧气体积分数降低到10％时,DTG曲线开始逐渐分离为2个峰;当氧气体积分数降为0(即氮气气氛)时,DTG曲线已经明显分为2个峰.这表明氧气体积分数对聚氨酯软泡热解特性具有重要作用.氧气体积分数和加热速率降低均对聚氨酯软泡的热解有抑制作用,均能减小阴燃传播速率和向明火转化的可能性.加热速率降低主要是延长了聚氨酯软泡的热解周期,从而减小了热解可燃气体积分数和放热速率.氧气体积分数降低对聚氨酯软泡热解的影响相对复杂的多:当氧气体积分数从10％降低到0时,主要提高了聚氨酯软泡的分解温度,而对热解速率影响不大;当氧气体积分数介于10％～50％时,氧气体积分数减小主要会降低聚氨酯软泡的热解速率、放热速率和放热量而对热解温度影响相对不大.氧气体积分数和加热速率降低抑制了多元醇的分解,而多元醇是聚氨酯软泡维持阴燃或向明火转化的主要物质及能量来源.     

纤维质燃料正向阴燃传播的数值分析

根据多孔固体燃料3步反应动力学机理,建立了2D非稳态纤维质材料水平填充床正向阴燃的数学模型.阴燃的化学动力过程包括燃料吸热热解、燃料放热氧化及焦炭的放热氧化3个过程.该模型既考虑了固-气之间的热交换,也考虑到了气体在多孔介质内的扩散系数的变化.辐射换热采用扩散近似的方式在模型中予以考虑.应用该模型,数值模拟了来流速度对阴燃速度及平均最高温度的影响,结果表明:阴燃传播速度与来流速度基本上呈线性关系,来流速度对阴燃最高温度影响不大.同时也模拟了燃料阴燃温度分布、燃烧过程中气体组分(O2,CO,CO2,H2O)及固体成分(燃料、焦炭和灰分)的变化过程.数值计算阴燃速度与实验速度基本吻合.     

煤堆水平阴燃传播特性试验研究

为探索封闭火区阴燃煤堆的温度分布及其变化过程,开展煤堆水平阴燃传播特性试验研究。结果表明:前向阴燃燃烧过程中存在70～80℃区间内的温度平台现象,反向阴燃燃烧过程中不存在这种平台现象。反向阴燃的最高温度远高于前向阴燃。水平前向阴燃中,热解前沿与氧化前沿在初始阶段未发生明显分离,在一定时间后会逐渐分开。在水平反向阴燃中,热解前沿与氧化前沿从点燃开始即发生明显分离。     

水平燃料床阴燃的传播及其向明火转捩的实验研究

本文研究了不同含水量的燃料床在不同风速下阴燃的传播速度,测量了不同含水量的燃料由阴燃转捩成明火的临界风速。实验结果表明燃料床的不同高度层阴燃发展传播的速度不同,正向阴燃和逆向阴燃的规律也不相同。阴燃转捩成明火的临界风速不但与燃料情况（如含水量等）有关,还与风速增加的规律有关。     

自然扩散条件下阴然向有焰火转化的数理模型

建立了一维自然扩散条件下阴燃传播和向有焰火转化的积分模型。材料阴燃的化学反应采用两步反应模型：无氧热解反应和有氧热解反应。前者是吸热反应,释放可燃气体,后者是放热反应,提供阴燃所需的能量。气相反应速率取决于可燃气体的浓度、氧气的浓度以及温度,一旦条件达到合适点,将出现有焰火。文中给出了自然扩散条件下阴然稳定传播时的速度,和能够出现有焰火所需务件的数学表达式,并与相关实验结果进行了对比。     

氧化增重法测试硫化矿石低温氧化性参数优化

为更合理地选择硫化矿石低温氧化速率测定所用氧化增重法的测试条件,减小试验误差,采用室内试验、误差分析等方法探讨环境湿度、矿样初始含水率和预氧化时间等因素对氧化增重法测量结果的影响,完善氧化增重法的理论依据和测试条件.结果表明,初始含水率对5天增重率无显著性影响;把初始含水率设为6％,可使各亲水性不同的试验矿样处于相同水分环境下;设定试验时间为9天,其中矿样制备时间4天,测量时间5天,可提高试验数据精确度,节省时间并且符合实际;用体积增重率取代质量增重率,可使理论更正确,测试结果更合理.     

碳粒填充床燃烧及着火熄火特性的数值分析

本文提出了碳粒填充床在驻上流场中燃烧的一个轴对称二维数学模型,此模型由床内的气固两相流和床表面上驻点边界层流动两个子模型耦合而成,利用自编程序借助ＰＩＳＯ方法求解两组方程。分别计算了冻结流,平衡流和有限气相反应速率流这三种情况。通过计算确定了不同工况下碳粒床的质量燃烧率及燃烧过程中各参数的分布和变化规律,并对碳粒床的着火与熄持性进行了分析和探讨。计算结果合理,表明本模型可应用于阴燃及其转变为明火过     

用DMA研究聚氨酯泡沫材料的压缩耗能性能

本文提出一种分析泡沫材料抗周期性脉动冲击防护性能的试验方法。运用DMA"低频—高频—低频"周期循环的动态压缩模式,模拟外部冲击脉动压力"弱—强—弱"周期性变化的作用特点。使用该方法对异氰酸酯指数不同的几种低密度聚氨酯泡沫材料进行了试验分析。结果表明,异氰酸酯指数R为1.8的低密度聚氨酯泡沫材料对周期性脉动冲击压力具有较高的损耗因子和耗能模量,与分子结构理论分析一致,该试验方法具有参考价值。     

化学泡沫阻化剂对硫化矿石自燃阻化效果研究

为防止硫化矿石自燃,提高现有阻化剂的功效,制备一种以硫酸铝、碳酸氢钠、三氯化铁和植物水解蛋白为原料的化学泡沫阻化剂。首先采用4因素3水平的正交试验制备阻化剂。然后通过特性试验测量该阻化剂在不同配比条件下发泡量、黏度、表面张力以及在恒温恒湿条件下15天氧化增重率,探究阻化剂在不同配比条件下的发泡能力、附壁性能、渗透性能和实际阻化性。最后结果表明:硫酸铝、碳酸氢钠、三氯化铁和植物水解蛋白的质量分数分别为8.6%、4.3%、0.35%和0.26%时发泡性能最优;质量分数分别为11.5%、11.5%、0.31%和0.08%时渗透性能最优;质量分数分别为8.0%、12.0%、0.16%和0.16%时附壁性能和阻化性最优。     

泡沫材料在狭缝空间垂直火蔓延的数值模拟

保温材料的火蔓延特性对建筑防火有重要意义,而其在狭缝等特殊空间结构中的燃烧特性还缺乏深入研究.本文采用CFD模拟技术和并行计算手段对狭缝空间中泡沫材料的竖直火蔓延特性进行了分析研究.计算发现在狭缝宽度为5 -6 cm时,由于侧向补风增强,导致狭缝内存在规则的大尺度涡旋结构.涡旋将火焰向两侧拉扯,而且涡旋强度可以增强狭缝内火蔓延速度.相对开放空间的情况,在狭缝空间中泡沫材料的火焰高度随线热释放速率强度的增加较慢,并且存在最小热释放速率强度.当热释放速率强度小于一定值时,火焰将会熄灭.     

水化煤饱和-风干过程的自燃特性实验研究

为了掌握水化煤饱和-风干过程中不同风干时间煤样的自燃特性,对水化煤样进行不同风干时间的实验煤样预处理,形成不同风干时间的水化煤样。通过煤样含水率测试、物理吸附实验和程序升温实验,对不同饱和-风干时间的水化煤样以及原煤样的吸氧量和CO,CO2,CH4,C2H4,C2H6,C3H8气体浓度随煤温的变化规律进行实验研究。研究结果表明:不同风干时间水化煤样随着煤温的逐渐升高,吸氧量呈先减小后增大趋势;不同风干时间的水化煤样的自燃标志性气体析出速率随煤温的升高均呈指数增大的变化趋势;在低温氧化阶段,水化煤样比原煤反应时间提前,且反应速率更快,这表明水化煤样比原煤样更加容易发生自燃,且风干时间为20 min的水化煤危险性更大。