聚氨醋泡沫材料阴燃发展过程的特性分析

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1、第16卷第1期火灾科学Vol.16，No.12007年1月FIRESAFETYSCIENCEJan.2007文章编号:1004一5309(2007卜0043一05聚氨醋泡沫材料阴燃发展过程的特性分析林龙沉，周建军，路长，张林鹤(中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室，安徽合肥23。。27)摘要:分析对比了相同加热条件下的聚氨醋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醋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料率在实验稳定发展段的变化规律表现得很相似，

2、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。关键词:阴燃;热解;聚氨醋泡沫;温度分离点;热流密度中图分类号:X7文献标识码:A其内部温度分布随时间变化的规律，为今后准确建0引言立分阶段阴燃模型的工作提供实验依据。阴燃是在多孔介质中传播的一种表面燃烧反1实验装置应〔’习它一般发生在多孔介质可燃材料中，它具有自维持、不断传播、无火焰和异相反应等特点，此外它本阴燃实验装置是竖直放置，如图1所示，阴燃传播的速度非常缓慢，在含

3、氧量较低的条件下它也在实验体内进行，其内壁用隔热材料与外界隔绝，内可以维持不易被人察觉，当材料温度和氧气条件达到时，阴燃就会向明火转化。近年来，由可燃物阴燃。卜气口山。电偶引起的火灾越来越多，国内外学者对材料阴燃的研究主要集中在这几个方面:正向阴燃(ForwardSmolder)的研究[2，7，8]、逆向阴燃(Opposedsmol-隔热材料der)的研究陈’〕、及阴燃向有焰火转化的研究[’，’，9」，而对阴燃初期发展的特性，特别是它与完全无氧条阴燃材料件下的阴燃材料升温过程的比较，却鲜有研究;而进行这样的研究对于我们了解阴燃的作用机理是有意

4、义的，这是因为阴燃多数是发生在含氧量较低的条加热器一卜一一件下，因此材料的大部分在阴燃时都是处于一种缺

5、

6、氧甚至是无氧的条件，其过程与无氧条件下阴燃材进气口料的升温过程存在类似和相互区别的地方。本文通数据采集计算机过对聚氨醋泡沫材料在有氧和无氧条件下升温过程图1实验装置示意图的分析和比较，了解聚氨醋泡沫材料在发生阴燃时收稿日期:2006一07一19;修改日期:2006一11一05基金项目:国家重点基础研究发展规划“973”资助项目(ZoolCB4o96o0)火灾科学FIRESAFETYSCIENCE第16卷第1期腔体长度为35Cm，截面大小为

7、16cmX18cm;聚氨过聚氨醋泡沫材料的热流量太小，除去气流带走的醋泡沫材料以自然方式填充于实验体内，并与内腔能量以后，剩余的热流量无法形成一定厚度的初始体壁面紧密接触;实验装置前后盖为锥形结构，可以炭层，聚氨酩泡沫材料不能形成自维持的阴燃燃烧。拆卸，装置上部为排烟口。将加热棒作为加热器，加从图中可以观察到处于阴燃材料下边缘位置为。Cm热棒在实验设备初始端对实验材料进行加热，可以处的热电偶，由于其基本上是处于空气中因此无论通过调节加热棒上的电压来改变加热功率。材料在在无氧实验或是在有氧实验中，在相同的热流条件阴燃过程中的温度通过一组安放在材

8、料中心线上的下其空气温度变化都是一致的，两者符合的很好。热电偶进行测量，热电偶直径为lmm，相邻两根热尽管聚氨醋泡沫材料不能形成自维持的阴燃燃烧，电偶之间的距离为ZCm，热电偶测量的数据通过采但是在靠近加热棒附近的材料还是存在局部高温而样频率为50KHZ的多通道高速数据采集器进行采导致其局部部位会发生氧化反应而放出一定的热集并记录到计算机中。量，并且这些热流量通过传导、对流、辐射的方式沿着材料传播，使得在有氧气氛下，位置为0.scm处2实验结果与分析至位置为16.scm处的热电偶所测得的温度分布大实验采取在不同热流条件下将聚氨醋泡沫材料小较无

9、氧气氛下有少许升高，但由于无法维持阴燃，置于两种不同的气氛下进行，一组是在0.5m3/h纯所以与无氧气氛下的温度分布几乎一致。氮的气氛下，另一组是在0.4m3/h氮气和0.1图3至图5是在热流量分别为2.85KW/m“、m3/h氧气的组分下来进行实验的;为了后文分析说3.75KW/mZ和4.57KW/m，的条件下两组实验数明的方便，下文中我们将把在0.sm“/h纯氮的气氛据分析图，从两种不同气氛下热电偶所测得的温度下的实验简称无氧实验，把在0.4m3/h氮气和比较来看，阴燃升温过程大约分为两个阶段:第一个0.lm3/h氧气的组分下进行的实验简

10、称为有氧实阶段是在实验开始加热的一段时间内，在不同气氛验;通过调节加热棒上的电压来改变加热功率。本下温差值相差不大，因此其升温曲线基本上重合在实验的工况设置见表1。