引火源能量及位置对固体可燃物着火特性影响的实验研究.pdf

《引火源能量及位置对固体可燃物着火特性影响的实验研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、中国科学技术大学硕士学位论又引火源能量及位置对固体可燃物着火特性影响的实验研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：吴伟安全技术及工程杨立中教授二。一二年五月UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster，SdegreeAH豳or'sName：WeiWuSpeciality：SafetyEngineeringandTechn。l。gYSupervisor：Prof．LizhongYangFinishedtime：May2012吣伽忠M小∞传s‘II-

2、^e洲№m№端燃吼吲驴№然黜er迁帐懈№州洲；X‘-1．IiD中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文

3、被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。口公开口保密(年)作者签名：签字日期：导师签名：签字日期：摘要作为固体可燃物燃烧过程的早期阶段，热解及着火直接影响随后的火焰蔓延和火势发展过程。因此，研究固体可燃物的热解和着火特性对于预防火灾的发生和控制火势的发展有着至关重要的作用。由于有引火源存在时着火更容易发生，而实际生活中又很难避免引火源的存在，所以研究有引火源情况下的固体可燃物热解

4、及着火过程显得更为重要。固体可燃物的引燃着火耦合了固相热解和气相着火两个部分，包含了复杂的化学反应动力学和物理传热传质过程。固体可燃物在热辐射作用下分解产生可燃性热解气体和固体残留物，热解气体与周围空气混合形成可燃性预混气体，当引火源附近的可燃性预混气体浓度达到着火的临界条件时，就会产生初始火焰并在合适的条件下扩散到固体材料表面形成火焰燃烧。在这个过程中，引火源为可燃性预混气体提供引燃的局部能量，而引火源自身的能量大小及位置将直接对固体可燃物的气相着火产生影响。国内外学者从实验和理论两方面大量研究了有引火源条件下固体可燃物的热

5、解和着火特性，但关注引火源自身对结果影响的仍然很少，而且前人研究中还曾出现过因引火源位置不同而带来的矛盾性结论，因此，研究引火源对着火过程的影响对深入了解气相着火和分析实验结果差异具有着重要意义。本文以电火花作为引火源，分别针对引火源的能量和位置展开实验研究。在合肥、西宁和拉萨三地分别研究了引火源能量对木材着火特性的影响，发现：在不同海拔高度地区，随着引火源能量的增大，着火时间逐渐缩短，着火时刻质量流率逐渐减小，临界热流变小。只是这一趋势在低海拔地区即环境压力较高时表现得更为明显，这主要是因为在高海拔地区，环境压力较小，固体可

6、燃物内部与外界的压力梯度较大，有利于热解气体的释放，达到着火所需的可燃下限更容易。关于引火源位置对固体可燃物着火特性的影响，本文在多种工况下进行了系统而全面的实验。通过对PMMA水平放置和垂直放置、引火源在多个方向变化的实验研究发现：样件水平放置、引火源位置垂直变化时，着火时间随引火源位置的升高线性增长，着火时刻质量流率则随着引火源高度的升高先减小后增大，即存在使着火时刻质量流率最小的引火源位置，在实验的辐射热流范围内测得这一最小值约为2．4g／m2s；样件垂直放置、引火源位置在垂直方向变化时，最短的着火时间出现在引火源位于样

7、件上边缘时，引火源位置与辐射热流和固体边界共同影响着火时间，在小热流下，引火源在垂直方向高度的变化对着火时间的影响表现得更为明显，此时测得着火时刻质量流率的最小值约为4．3g／m2s；样件垂直摘要放置、引火源位置在水平方向变化时，着火时间随距样件水平距离的增大而增加，这一现象可用热解气体浓度梯度的差异进行解释。着火时间与水平距离的关系可以拟合成二次曲线，实验获得了无法引燃固体可燃物的水平距离，这一距离随着辐射热流的增加而增大；值得注意的是着火时刻质量流率在样件垂直放置时测得的最小值几乎比样件水平放置时测得的最大值还要大。这意味

8、着实验中样件垂直放置时获得的着火时刻质量流率值更大。关键词：固体可燃物着火引火源辐射方向位置能量AbstractPyrolysisandignitionofcombustiblesolidsplayavitalroleintheearlystageofbuildingfire