细水雾协同滑动装置对甲烷/空气预混气体爆炸特性的影响

大量甲烷爆炸事故表明,甲烷/空气预混气体爆炸容易造成大量人员伤亡和巨大财产损失。利用10 cm×10 cm×100 cm透明实验管道,探究了细水雾协同滑动装置对甲烷爆炸特性的影响,并着重分析爆炸火焰和超压。结果表明:协同作用下,细水雾对燃烧区超压的影响较小,对未燃区超压峰值有明显衰减作用,甲烷体积分数为11.5%时衰减幅度最大,为44.71%。细水雾对指形火焰有冲毁作用,可加快火焰传播速度,甲烷体积分数为11.5%时,火焰传播速度的提升幅度最大,为62.50%。滑动装置反向压缩火焰至细水雾作用区,加速火焰焠熄。甲烷体积分数为9.5%和11.5%时,火焰焠熄时间明显下降,分别为20.76%和29.65%;甲烷体积分数为7.5%时,火焰焠熄时间下降3.5 ms。     

燃烧管内悬浮铝粉燃烧爆炸过程的研究

 铝粉的燃烧与加速机理一直是相关部门研究的热点。为了深入研究其在受限空间内的燃烧与传播特性,基于双流体模型、湍流k-ε模型以及铝粉燃烧等模型,选用SIMPLE格式,对大型卧式燃烧管内铝粉颗粒与空气的两相悬浮流湍流燃烧加速转爆炸现象进行了数值研究,得到了铝粉火焰在管内的燃烧传播过程中管内各相关参数的详细变化情况,并与相关的实验结果吻合。     

层流预混气体多棱火焰燃烧现象的分析

在一定条件下,层流预混气体燃烧过程中可清晰地观察到多棱火焰现象。本文从燃料浓度、温度对燃烧速度、气流速度的影响出发,推导出了火焰面变化随空气消耗系数的关系式,并得出了形成多棱火焰现象的条件为:Kx<0。用该式判断的丁烷层流预混气体燃烧的多棱火焰区与实验结果基本吻合。     

CO_2和CF_3H抑制烟煤燃烧机理的对比试验研究

为研究二氧化碳和三氟甲烷对烟煤燃烧的抑制机理和抑制效果,采用自主研制的煤燃烧试验装置,对平煤八矿煤样进行了通入相同体积流量CO_2和CF_3H的煤燃烧灭火试验,测定了煤燃烧过程中温度场温度、标志性气体(O_2、CO和CH_4)组分和热释放速率的变化规律;并运用化学动力学软件CHEMKIN模拟了相同体积流量CO_2和CF_3H抑制CH_4/O_2火焰中主要自由基浓度、反应物与燃烧产物浓度随火焰高度的变化关系.结果表明:相比于煤粒空气条件下燃烧,在煤有焰燃烧阶段,通入CF_3H煤燃烧火焰中主要自由基生成速率、煤温上升速度、耗氧量、热释放速率以及CO和CH_4浓度下降速度比通入CO_2煤燃烧的更低;在煤阴燃熄灭阶段,通入CF_3H煤燃烧的煤温、CO和CH_4浓度下降速度比通入CO_2煤燃烧的更高,而通入CF_3H煤燃烧的耗氧量和热释放速率比通入CO_2煤燃烧的更低;说明CF_3H比CO_2具有更好的抑制烟煤燃烧的能力.     

强点火作用下C3HF7对甲烷-空气爆炸的抑制

为解决瓦斯输送过程中的爆炸安全问题,探索寻找绿色环保且阻火性能优越的新型抑爆剂,开展了当量比下甲烷-空气预混气体爆炸传播过程中的七氟丙烷抑爆效果研究。实验采用长径比L/D=108的水平管道爆炸特性测试系统,研究了在强点火作用下不同体积分数的七氟丙烷对9.5%甲烷-空气预混气体最大爆炸压力、最大压力上升速率和火焰传播速度的影响。实验结果显示:将2.5 m长的管段作为七氟丙烷抑爆区时,七氟丙烷阻断9.5%甲烷-空气预混气体爆炸火焰传播的最小体积分数为5%;当七氟丙烷的体积分数为1%~4%时,不仅无法阻断爆炸火焰的传播,而且与对照组相比,会使火焰传播速度加快;当七氟丙烷的体积分数为1%~6%时,爆炸源及管道末端处的爆炸压力峰值随着七氟丙烷体积分数的增加而逐渐减小;当七氟丙烷的体积分数为3%时,抑爆区处的爆炸压力峰值与对照组相比增幅为10.9%。     

水套炉内火筒传热数值模拟

本文利用数值方法模拟了新型高效水套炉火筒内天然气燃烧过程,分析了火筒内温度场的分布规律和火筒内外壁温度的变化情况,以及火筒负荷特性随燃料用量的变化规律.分析表明,新型高效水套炉设计过程中可以适当增加火筒段的热负荷强度,以减小金属耗量,但火筒热负荷强度不宜超过96kW/m2;燃烧火焰主要集中在火筒中后部,火筒壳体烟气出口周围温度相对较高,属于压力薄弱环节容易烧穿,应采取加固措施.     

CS2燃烧火焰光谱辐射模型的构建与特征污染产物浓度反演研究

CS₂在当今化工等领域占据了重要地位,而CS₂火灾污染事故危害性极大。通过研究CS₂燃烧火焰光谱辐射以探究其火灾污染特性极为必要。搭建了CS₂燃烧火焰光谱测试平台,采用黑体辐射源对VSR仪器进行了标定,通过多用途傅里叶变换(VSR)红外光谱辐射仪测试了5,10和20 cm三种燃烧尺度下CS₂燃烧的火焰光谱,并通过热电偶测试了整个燃烧时间段内不同燃烧时刻下的火焰温度,以及在火焰上方安装了烟气分析仪对火焰中的燃烧产物浓度进行监测。测量了CS₂整个燃烧时间段内火焰温度,以及不同燃烧时间、不同燃烧尺度下的火焰光谱、燃烧产物组分信息。测试结果表明,CS₂火焰中主要含有高温SO₂,CO₂,CO气体和空气中卷入的H₂O分子,并获取了特征污染产物SO₂的浓度。由于现有光谱仪测量分辨率有限,室内实验测量的火焰尺度有限,为了能实现火灾在线监测需要建立一个火焰光谱辐射模型来反演CS₂火灾时的污染物浓度相关信息。基于HITRAN数据库可知在2.7 μm附近为高温水蒸气的发射峰,4.2 μm附近特征峰为高温CO₂气体的发射峰,4.7 μm附近有CO微弱的发射峰,在7.4 μm附近特征峰为高温SO₂气体的发射峰,并获得了CS₂燃烧时产生的SO₂,CO₂,CO和H₂O气体在火焰燃烧相同温度下的吸收系数,通过计算得到了CS₂燃烧时产生的SO₂,CO₂,CO和H₂O混合气体的透过率与发射率,并结合气体辐射传输方程、气体吸收系数等方程,创建了CS₂燃烧的火焰光谱辐射模型。利用该光谱辐射模型反演了不同燃烧时间下特征污染产物SO₂的浓度,并与实验测得的数据进行了对比分析。结果表明,该模型精度高,可用于燃烧产物浓度的定量化反演,SO₂分子含量在燃烧时间20,40,60和80 s时的反演精度分别是89.5%,82.5%,85.6%和86.5%。为遥感反演CS₂型大尺度火灾中燃烧产物的浓度奠定基础。     

三氯化氮气体喷射自发分解实验研究

 在气体流动管中对三氯化氮气体喷射自发分解的现象进行了初步实验研究。在一根长80 cm，直径4 cm的圆柱形石英玻璃管中，用喷嘴向气体流动管内喷射NCl₃/He混合气体，观察到了NCl₃喷射分解时的红色火焰。测量了火焰光谱并进行了归属，认为该光谱是Cl₂(B→X)辐射跃迁。NCl­₃的喷射自发分解本质上是激波诱导发生的，即分子的动能转化为分子内能而引起的，生成的Cl原子及NCl₂自由基与NCl₃分子反应，从而得到持续燃烧火焰。实验结果表明了NCl₃自发分解反应可代替放电或燃烧作为Cl原子的来源。     

微小圆管中分裂火焰的实验与理论研究

对丙烷/空气在内径2 mm的圆管内的预混燃烧进行了实验研究,借助于高速数码摄像机发现了分裂火焰现象,其中一个为向上游传播的较亮的常规火焰,另一个为向下游传播的较暗的微弱火焰。这些火焰先后熄灭,经过一段时间后又重复发生自着火、分裂、反向传播、灭火过程。这种现象在富燃、化学恰当比以及贫燃火焰中都有存在。一维非稳态计算表明化...     

氟苯-水体系界面不稳定现象

以乙醇、正丁醇和聚乙烯醇为水相表面活性剂,采用悬滴法测定了氟苯-水溶液体系的界面张力,观测了氟苯-水溶液体系的界面。实验结果表明:氟苯和去离子水相互饱和,氟苯-水体系界面清晰,氟苯液滴的形态和大小不发生变化;体系中界面张力与溶液中表面活性剂浓度间的关系遵守Langmuir-Szyszkowski方程;Sternling和Scriven的界面稳定性判据适用于实验中的氟苯-水体系的界面稳定性判定。     

油池火中雾卷吸现象的研究

细水雾与火焰相互作用中雾滴主要通过动量和雾卷吸进入火焰区,以达到抑制或扑灭火焰的效果。本文对细水雾与油池火相互作用时雾卷吸现象及其影响因素进行了初步研究,通过建立一个简单的模型,初步确定了雾卷吸量的计算方法。所进行的小尺度模拟实验也对理论分析的结果提供了验证。     

水雾与可燃多孔介质火焰相互作用的实验研究

采用非传播扩散火焰形式,研究了固体可燃多孔介质中水雾-火焰的相互作用,探讨了床层厚度、多孔介质粒度以及燃料预燃时间对水雾灭火效果的影响。结果表明,随着预燃时间增长,水雾停止后床层内部可能发生闷烧现象,随着燃料粒度的减小,这种闷烧几率反而降低。这表明,固体火焰与水雾的相互作用有其独特之处。     

铁基添加剂增强细水雾灭火性能的实验研究

采用实验模拟的方法,研究了添加氯化亚铁的细水雾在不同添加剂浓度、不同喷头压力下,熄灭不同性质的液体池火的性能。实验结果表明:添加有氯化亚铁的细水雾,其灭火性能发生了显著变化。存在一个最佳的灭火浓度,其对应的灭火时间最短,耗水量最少,灭火效率最高。细水雾喷头的工作压力和燃料的性质也对细水雾的灭火性能有影响:工作压力越大,细水雾的平均灭火时间越短。在相同的实验条件下,细水雾扑灭煤油池火的时间要短于扑灭酒精池火的时间。     

浮力扩散火焰对低频外加声场的响应特性

本文通过实验研究了浮力扩散火焰在外加声场作用下的响应行为和熄火机理.实验发现,声场中的气体燃料火焰熄火时,火焰处的声压与声频呈正相关.但该正比关系受火焰和环境等因素影响,无法精确判断熄火的临界条件.因此,本文基于火焰在声场中的偏移量脉动,为声场的临界灭火条件构造了数值判据.研究结果表明,该判据对目标火焰的依赖性较低,且...     

沟渠内杨木三合板架空燃烧的火灾行为的研究

建立了缩尺寸沟渠火灾试验模型,测量了沟渠以及平台入口附近的温度分布,研究了沟渠内杨木三合板架空燃烧的位置和沟渠的倾斜角度对火蔓延行为的影响,分析了火焰传播特征和火蔓延速率.试验结果表明:在沟渠效应和烟囱效应的综合作用下,火焰先从杨木三合板与沟渠底板之间的狭长空间传播到沟渠顶部,在入口处形成喷射状火焰;狭长空间内的温度先...     

火焰周边扰流脱火效能的图像分析技术

 脱火现象的分析研究是喷射火灾脱火法施救等诸多技术的重要基础。论文提出并较为深入地研究了火焰周边扰动气流脱火效能的图像分析技术。详细阐述了技术思想,分析了图像的获取及其信息的处理过程,建立了求解表征扰流脱火效能的火焰脱开距离数学模型,并通过专门设计的实验,初步验证了这一分析技术的可行性,为脱火现象的分析研究提供了重要的技术基础。     

故障树模块化在装甲车辆灭火系统故障诊断中的应用

为了实现装甲装备灭火系统故障的快速诊断,提出了一种故障树模块化分析方法;对灭火系统故障树进行深度优先最左遍历,并记录遍历过程,按照遍历顺序对故障树中的每个事件进行标定,并将灭火系统故障树划分为相互独立的模块,依据划分的模块可以通过故障现象对模块内的故障进行排查及修复;实验结果分析表明,该方法可以快速修复模块故障,恢复系统功能,简化了以往对灭火系统所有子事件遍历查错的繁琐过程。该方法同样可以计算故障模块的失效概率,并可以实现故障模块的整体更换,恢复系统性能;证明了故障树模块化方法在灭火系统故障诊断中具有较高的效率,简化了灭火系统诊断流程,在装甲车辆其他系统故障诊断中具有借鉴作用,符合现代作战对于装备保障的需求。     

低功率电弧放电辅助甲烷燃烧的实验研究

利用低功率电弧放电辅助甲烷燃烧,研究了在不同甲烷/空气比例的情况下,等离子体对甲烷燃烧的影响。采用发射光谱仪进行光谱诊断,比较有/无等离子体辅助甲烷燃烧火焰发射光谱的异同,讨论了等离子体辅助燃烧可能发生的过程和机理。比较有/无等离子体辅助甲烷燃烧火焰温度的变化。利用气相色谱和烟气分析仪对甲烷燃烧产物中的CH₄、CO 和O₂ 进行分析。实验结果表明,加等离子体后,火焰的温度升高,尾气中的可燃性成分减少,氧气含量降低,在很大程度上提高了甲烷的燃烧效率;甲烷/空气的比例越低,燃烧效率的提高越明显;甲烷的富燃燃烧极限从16%调高到21%。     

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Different ratios of methane/air in the low power arc discharges assisted methane combustion were studied at atmospheric pressure. Plasma emission spectroscopy was recorded by an optical emission spectrometer. The possible physical and chemical reaction process and mechanisms were discussed. With a plasma in the on or off state, the physical appearances of the methane combustion flame were observed and compared, the temperature of the flame in the main combustion zone was investigated. The gas compositions of CH₄, CO and O₂ were analyzed by the gas chromatography and flue gas analyzer. The results showed that when plasma was in the on state, the temperature of flame increased and the combustion efficiency enhanced in stable combustion due to decrease of CH₄, CO and O₂; the combustion enhancement was more obvious at low ratio of methane/air; the rich combustion limits in terms of the ratio of methane/air was extended from 16% to 21%.