设计火灾时火灾热释放速率曲线的确定

在运用火灾计算机模型进行建筑物性能化消防设计与评估时，确定合理、切合实际的火灾的热释放速率曲线非常重要。基于当前国内外的研究现状，本提出了几种符合当前技术水平且实用的确定火灾热释放速率曲线的方法，对于每种分析计算方法及其适用条件进行了详细阐述，并给出了相关的计算实例。     

PVC电缆全尺寸燃烧试验与数值模拟研究

在利用锥形量热计测试方法获得电缆燃烧热、点燃温度等火灾数值模拟参数基础上,利用FDS数值模拟软件对电缆全尺寸试验平台电缆燃烧试验进行模拟.对比模拟结果与试验结果发现,热释放速率、温度等参数吻合较好.热释放速率到达峰值时间试验值为231 s,模拟值为243 s; 热释放速率峰值试验值为53 kW,模拟值为55 kW.研究表明,利用数值模拟对电缆燃烧过程进行精确模拟是可行的.     

流量分布系数对低压热释放速率测量的影响

热释放速率是反映火灾规模的重要参数,但高海拔低压地区可燃物燃烧的热释放速率测量一直未得到有效解决。为此,引入烟气管道流量分布系数,并对其进行低压修正,基于耗氧原理分析了低压条件下可燃物燃烧的热释放速率测量原理,提出了低压燃烧热释放速率的计算方法。在此基础上,设计并搭建了低压燃烧舱模拟高海拔低压环境,开展了不同静态低压条件下的正庚烷池火试验,并对烟气管道流量分布系数与不同的静态环境低压进行线性关系、指数关系等拟合,发现试验工况压力下的流量分布系数与响应的环境压力呈指数函数关系,且拟合度高达97.2%。采用指数函数关系并根据能量守恒对试验测量出的低压热释放速率进行修正,误差不超过5%,表明该方法可行。     

建筑装饰板材的ISO ROOM大型热释放速率测试与研究

本文介绍ISO ROOM火灾实验方法及其对建筑装饰板材的热释放速率(HRR，Heat Release Rate)测试与研究，同时还研究了热释放速率与室内燃烧过程中其它动力学相关参数的关系。研究结果表明，三合板(PLY)、中密度纤维板(MDFB)和三聚氰胺面板(MFCB)都有具很高的热释放速率，且特征相似；而阻燃压合板(FRCB)和石膏板(GYP)的热释放速率很低，不过阻燃压合板(FRCB)在室内高温长时间作用下能发生轰燃。研究结果还表明，建筑装饰材料的ISO ROOM实验的热释放速率对室内热层温度、地面热流强度和出口气体流速有显著的影响。     

设计火灾时火灾热释放速率曲线的确定

在运用火灾计算机模型进行建筑物性能化消防设计与评估时,确定合理、切合实际的火灾的热释放速率曲线非常重要。基于当前国内外的研究现状,本文提出了几种符合当前技术水平且实用的确定火灾热释放速率曲线的方法,对于每种分析计算方法及其适用条件进行了详细阐述,并给出了相关的计算实例。     

阻燃剂对棉布和地毯热解燃烧性能的影响研究

研究了氢氧化铝和三聚氰胺氰尿酸盐对棉布和地毯热解和燃烧行为,考察了阻燃剂添加量对棉布和地毯点燃时间、热解速度和火焰持续时间的影响,并利用锥形量热仪测定了添加阻燃剂前后材料在点燃时间、热释放速率、质量损失速率和CO释放速率的变化,结果表明海水中添加10%的Al(OH)3和MCA可显著降低棉布和地毯的热解速度及热释放速率.     

基于正交试验的谷物粉尘燃烧特性影响因素研究

为了研究谷物粉尘燃烧特性影响因素，以可食用玉米淀粉为研究对象，通过ZY6243锥形量热仪（CONE）进行了单因素和正交试验，研究了粉尘粒径、惰性介质CaCO3质量分数、热辐射通量对玉米淀粉燃烧特性的影响效应。应用直观分析法和方差分析法定性地研究了各因素对玉米淀粉热释放速率峰值的影响程度并进行了排序，2种方法得出的结论基本一致。研究结果表明:各因素对玉米淀粉热释放速率峰值的影响程度依次为:CaCO3质量分数＞粉尘粒径＞热辐射通量；其中惰性介质CaCO3对热释放速率峰值和引燃时间的影响最为显著。     

非稳态火源热释放速率等效合成模型研究

火源热释放速率的设定直接关系到火灾数值模拟与仿真的准确性.为研究多火源作用下的火灾热释放速率,通过对非稳态火源引起火灾的火势蔓延情况进行迭代分析,结合热辐射点燃机理,对单一火源引发其他可燃物共同燃烧的火灾建立了热释放速率等效合成模型,并通过对某型飞机客舱ULD内货物进行实例分析来加以验证.结果表明,等效合成模型的最大热释放速率受初始火源位置、可燃物的燃烧特性及其摆放位置的共同影响.     

室内窗帘竖直火蔓延特性全尺寸实验研究

窗帘的安装方式对其燃烧特性有重要影响.基于9705全尺寸热释放速率实验平台,针对三种不同材质的典型窗帘试样,进行了全尺寸火灾实验.测量了试样在不同褶皱程度下的火蔓延速率、热释放速率、产生烟气的比消光系数等火灾参数,分析比较其相互关系,实验结果可为室内火灾动力学发展的数值模拟和火灾安全设计提供支撑与指导.     

汽车用聚合物材料火灾燃烧特性研究

为研究车用聚合物材料的燃烧特性,并对材料的火灾危险性进行全方位的评估,采用锥形量热仪,对汽车上常用的ABS,PP-PVC,PVC革-无纺毡以及无纺布-PVC聚合物材料进行分析表征,测得点燃时间、热释放速率、总热释放量、质量损失速率、烟气生成速率等参数。结果表明:ABS材料的点燃危险性相对最低,PVC革-无纺毡材料相对最高;随热辐射强度的增加,各样品的热释放速率和烟气生成速率明显加快;结合热释放速率峰值、均值和总热释放量可知,无纺布-PVC材料的热危险性相对最低;结合烟气生成速率和总烟释放量可知,ABS材料的发烟危害性相对最高,无纺布-PVC的相对最低;综合比较各样品的FGI和FPI值,安全等级由高到低依次为ABS,PP-PVC,PVC革-无纺毡,无纺布-PVC。     

基于三维图像分析的浮力扩散火焰几何与辐射特性研究

火焰几何特性和辐射特性是刻画火灾规模及其危害的重要参量。利用三维火焰重构技术,获取了丙烷浮力扩散火焰的火焰高度、表面积、体积和火焰面元视角系数的变化规律。结果表明,三维重构的火焰能够表征真实火焰形态的动态变化。平均火焰表面积和体积均可较好地拟合为热释放速率的幂函数,火焰表面积热释放速率随火焰热释放速率的增加趋于常数。平均火焰高度、表面积和体积与火焰外部平均辐射热流之间具有较好的幂函数关系,且拟合指数随着与火源距离的增大而减小。此外,将点源、圆柱辐射模型和火焰面元积分方法得到的辐射计算值与辐射测量值进行比较,发现火焰面元积分方法能够更好地预测火焰外围的瞬时和平均辐射热流分布。     

表面漆对地板材料火灾初期热释放特性影响的研究

漆与木材是两种不同性质的材料,带有表面漆和不带表面漆的木地板在火灾初期的热释放特性有所不同。本文利用锥形量热计对不同辐射能量条件下的两类木地板的释热特性了实验研究,发现漆对木地板的点燃性和点燃初期的释热特性有较大的影响。这种影响与木材的种类和外部辐射能量的大小有密切的关系。     

二氧化硅对膨胀型阻燃聚乙烯的性能影响研究

利用锥形量热仪(CONE)、裂解气相色谱仪(PyGC)、示差扫描量热仪(DSC)等先进的分析测试手段,研究了二氧化硅对膨胀型阻燃聚乙烯阻燃性能的影响、各阻燃剂之间的协同性以及阻燃机理。实验结果显示,阻燃剂的加入可延缓PE的降解过程,降低材料的热释放速率,降低基材在升温过程中的放热量,使基材具有良好的阻燃性;SiO2的适量加入可改善膨胀碳层的耐热性,当SiO2的添加量为6％时,协同阻燃效果最佳。     

基于CONE和MCC的典型电缆燃烧性能研究

采用锥形量热仪和微燃烧量热仪对四类不同护套材料的八种电缆样品进行燃烧性能分析,研究结果表明：电缆燃烧热释放过程不仅与护套、绝缘的材料密切相关,也与电缆结构密不可分;对于护套材料相同而大小或结构不同的电缆点燃时间和到达第一个峰值的时间以及第一个峰值最大热释放速率基本一致;聚烯烃无机阻燃材料电缆能够有效降低热释放速率峰值,CO2、CO释放量也明显低于橡胶电缆、普通PVC电缆和阻燃PVC电缆;微燃烧量热仪和锥形量热仪实验数据存在一定的相关性,微燃烧量热仪实验数据可以对电缆锥形量热仪实验的第一燃烧阶段燃烧行为进行预测。     

ZR-KVV电缆排布数量对燃烧特性影响的实验研究

电缆在实际布置情况下通常是多根成束装配,而电缆的排布数量对运行安全性有很大影响,研究电缆的排布数量对燃烧特性的影响具有重要意义。使用锥形量热仪,对ZR-KVV电缆以不同数量排布,研究分析其质量损失速率、热释放速率等主要燃烧性能参数。实验结果表明,当电缆受到固定火源的辐射热流影响时,质量损失速率峰值和热释放速率峰值随着水平布置电缆数量的增加呈指数递增;随着外部辐射热流强度的增强,质量损失速率峰值和热释放速率峰值增加,总热释放速率则减小。     

旅客行李对高速客车车厢火源热释放速率的影响研究

为了得到考虑旅客行李影响情况下的高速客车车厢火源热释放速率的合理取值范围,以CRH1型动车组二等座车厢为例,以锥型量热仪和大型量热仪测定的高速客车车体内材料和行李的燃烧性能为输入参数,运用FDS软件模拟9种火灾场景下车厢的火源热释放速率随时间的变化规律,分析行李重量对车厢火源热释放速率的影响。研究结果表明:旅客行李对高速客车车厢火源热释放速率的影响是与通风条件协同作用的结果;在车门与车窗关闭条件下,旅客行李对于火源热释放速率的贡献值基本可忽略;在车门开启与车窗关闭条件下,旅客人均携带10kg和20kg行李时,行李对车厢火源热释放速率的贡献值为0.24MW和0.6MW,贡献率为5%和11%;在车门与逃生车窗开启条件下,旅客人均携带10kg和20kg行李时,行李对车厢火源热释放速率的贡献值分别为1.3MW和3.8MW,贡献率分别为7%和21%。     

基于层次分析法的热塑性聚氨酯及其纳米复合材料火灾危险性综合评价

聚合物的火灾危险性与热、烟、毒的释放密切相关,但采用不同指标对材料的评价结果不一致。以纳米级蒙脱土(MMT)、氢氧化铝(ATH)和聚磷酸铵(APP)为添加剂的热塑性聚氨酯(TPU)纳米复合材料为研究对象,选取其在静态管式炉、稳态管式炉和锥形量热仪中的相关实验数据,以HCN总浓度作为特殊毒性危害指标,CO和CO_2浓度为一般毒性危害指标,以热释放速率峰值、平均热释放速率、总热释放量为热危害指标,以产烟速率峰值、生烟总量为烟危害指标。进一步细分了火灾烟气中不同毒性气体对于火灾风险的影响,并运用层次分析法计算指标权重,综合评价了热塑性聚氨酯及其复合材料的火灾危险性。结果表明,当添加量为6 wt%聚磷酸铵、3 wt%氢氧化铝与3 wt%蒙脱土时,此时复合材料的火灾危险最低,证明了综合热、烟、毒三个层次来降低聚合物材料火灾危险性是可行的。     

火焰撞击受限顶棚条件下顶棚最高温度数值模拟研究

顶棚下方最高温度是隧道火灾发展蔓延时的重要参数。针对火焰撞击顶棚并受到顶棚侧墙限制的强羽流驱动的顶棚射流,利用FDS模拟了18种缩尺寸隧道火灾工况,研究了顶棚下方最高温度随着火源功率、火源与顶棚距离的变化规律。结果表明:火焰撞击区域附近顶棚下方温度随着火源功率的增大而降低,随火源与顶棚距离的增大而升高;相反,在远离火源区域顶棚下方的温度随火源功率增大而升高,随火源与顶棚距离增大而降低;同时,通过分析隧道中心面上顶棚下方温度分布规律,提出了火焰撞击受限顶棚时顶棚下方最高温升的预测模型,研究结果能为实际的隧道消防提供一些参考。     

火焰引燃高速列车行李燃烧特性全尺寸试验研究

以CRH1高速列车20 kg旅客行李为研究对象,采用家具量热仪和全尺寸试验研究了不同引火源功率、不同通风量等条件下行李点燃特性、热释放速率、质量损失率、热释放总量、烟气释放速率等火灾参数,总结了其燃烧行为及特性。结果表明:高速列车20 kg旅客行李燃烧特性易受通风量、引火源功率等火场环境影响;引燃时间为1~2 min,持续燃烧时间在27~35 min;热释放速率可达347.3 k W以上,因行李压实较为紧密,燃烧不够充分,产生大量高温未完全燃烧气体,极大程度增加列车车厢回燃性;质量损失率较小,行李燃烧不充分;温升速率快,最高温度可达230℃;产烟量较大,透光率最低为35%;行李热释放总量THR随着引火源功率增加而增大,最高可达到213 MJ,控制引火源功率是减小行李热释放总量THR的关键。     

玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯/次磷酸铈复合材料的制备及其阻燃性能研究

首先合成并表征了一种新的阻燃剂-次磷酸铈（CHP）;然后采用熔融共混的方法制备了玻璃纤维（GF）增强聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）/CHP（PET/GF/CHP）复合材料;探讨了CHP对PET/GF复合材料热稳定性和燃烧性能的影响。材料的热稳定性是由热失重分析（TGA）进行表征的,燃烧性能是通过氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）以及锥形量热仪进行测试的,炭渣形貌由扫描电子显微镜（SEM）进行表征。结果表明：CHP的引入保持了PET/GF的热稳定性。含有15wt%CHP的PET/GF材料（PET/GF/CHP15）,其LOI为30%,且能达到UL-94V-0级别。此外,与PET/GF相比,PET/GF/CHP15热释放速率峰值和热释放总量分别下降了67%和27%。SEM分析表明CHP的加入使得材料在燃烧后有大量致密的炭渣覆盖在玻璃纤维的表面,这些炭渣不仅降低了玻璃纤维的导热性,而且切断了可燃物质的传送通道,从而提高了材料的阻燃性能。