云南松纯林地表可燃物的燃烧火行为

在云南省新平县照壁山云南松纯林分布区域设置样地,通过外业调查、采样,在实验室燃烧床内用热电偶等测定火行为,包括点着时间、熄灭时间、辐射热、火焰高度、长度和火强度等。结果表明,云南松纯林地表可燃物的含水率低于10%,容易被引燃。无论是上坡火还是下坡火,火焰高度都在70 cm以下,阴燃时间都未超过4 min,火强度都低于370 kW/m,热辐射在7.21 kW/m~2左右,烧除率低于60%,属于低强度火。上坡火比下坡火的最高温度高,维持和达到最高温度的时间较短,变化对比较显著。     

坡度对柴油流淌火燃烧特性的影响

利用自行设计的流淌燃烧实验平台对柴油流淌火在不同坡度条件下的火焰高度、质量损失速率、火焰温度和热辐射等燃烧特性参数进行了研究,并就坡度对流淌火着火初期燃烧状态的影响进行了对比分析。实验结果表明,随着坡度的增加,柴油流淌火的火焰高度、质量损失速率、火焰温度和火焰热辐射均小于同等规模的油池火,且在实验范围内,坡度越大,油品流速越大,火灾特性参数越小,着火初期着火段与泄漏口的距离越大。     

计划烧除对云南松纯林可燃物的影响

在云南省玉溪市新平县照壁山云南松纯林内,连续三年在同一位置设置固定样地,通过调查、采样,观测计划烧除时的点着时间、熄灭时间、辐射热、火焰高度、蔓延速度等火行为,调查并统计未计划烧除和计划烧除样地内的灌木和草本的物种组成、丰富度和频率。结果表明：随着计划烧除次数增加,灌木、草本以及蕨类的高度均降低,降低了林内的垂直连续性,即使发生火灾也很难导致树冠火的发生;经过三年连续的观测、调查,地表可燃物平均载量为 0.85±0.25 kg/m2,计划烧除的烧除效果与可燃物载量密切相关;短时间内,计划烧除样地内的灌木和草本的物种丰富度显著减少;计划烧除后紫茎泽兰重要值降低,蕨菜重要值明显增加。     

滇中地区火烧迹地地盘松幼林的燃烧特性

采集重大森林火烧迹地地盘松幼林的地表可燃物,以铁质燃烧床为主要实验仪器测试其燃烧特性。结果表明：地盘松幼林地表可燃物燃烧时产生的火强度属于低强度火,其中火焰热辐射、蔓延速率、火焰高度、火焰最高温度、火焰维持时间和火强度分别为(2.71±0.74） kW/m²、（0.41±0.11） m/min、（37.10±15.52） cm、（462.90±60.26） ℃、（4.24±1.07） min、（185.31±131.53） kW/m。无焰燃烧时的热辐射和温度分别为（2.40±1.52） kW/m²、（325.00±64.97） ℃。地盘松幼林的阻滞时间为100 s左右。距离火焰30~150 cm处,30~133 s内温度呈现急剧上升后急剧下降的趋势,且只有一个峰值;距离火焰10 cm处维持高温的时间较长,火灾隐患较大,灭火时应多注意防止发生复燃的现象。     

滇中地区主要树种单一燃烧性能研究

摘 要：树种燃烧性研究是森林可燃物调控的基础,可以为多种可燃物调控措施的制定提供理论依据和数据支撑。利用锥形量热仪对滇中地区9个树种和草本植物紫茎泽兰的2～4,5～8,9～12 mm直径枯枝（枯茎）燃烧性进行测定,对单一性燃烧性能进行分析,结果如下：随枯枝直径的增加,各树种点燃时间、持续燃烧时间、热释放速率峰值时间和有效燃烧热峰值时间变长,热释放速率峰值和质量损失速率峰值随枯枝直径的增加逐渐降低;直径越小,热释放速率峰值和质量损失速率峰值（pMLR）越明显,随着枯枝直径的增加,热释放速率峰值和质量损失速率峰值逐渐不明显;有效燃烧热峰值和比消光面积峰值与枯枝直径相关性不大;各树种随枯枝直径的增加,质量损失速率峰值时间逐渐增长;比消光面积峰值时间除桉树随枯枝直径增加而降低外,其他树种逐渐增长;草本植物紫茎泽兰与9个树种比较,点燃时间（TTI）、持续燃烧时间、热释放速率峰值时间、有效燃烧热峰值时间、质量损失速率峰值时间和比消光面积峰值时间最小,容易燃烧,火灾危害性大,易引燃树冠火;圆柏和藏柏热释放速率峰值高,华山松和云南松点燃时间和热释放速率峰值时间小,这4个树种易燃性高,着火后易引发连续树冠火,火强度大,容易造成大的损失。在森林可燃物调控过程中,要及时清理林下枯枝,特别是直径较小的枯枝。     

华山松林地表可燃物着火及蔓延特征研究

在云南森林自然中心石关和园宝山华山松连续分布区设置样地,沿对角线设置6块2 m×2 m块小样方取样,采用200 cm×120 cm×32 cm铁质燃烧床进行实验,将燃烧床坡度设置为10°,测定可燃物的引燃时间、续燃时间、无焰燃烧时间、热辐射特征以及烧损率等参数,表征其着火特征和蔓延特征。结果表明,两处地表可燃物引燃时间为1~3 s,易引燃;石关上坡火续燃时间相对较短,约150 s;园宝山下坡火无焰燃烧持续较长,最长达345 s。园宝山上坡火速率均大于石关上坡火速率;上坡火的损烧率最高为88.29%,下坡火最高为76.13%。     

紫茎泽兰筋材改良昔格达土物理力学试验研究

针对攀西地区特殊昔格达土质,利用广泛分布的紫茎泽兰做改良土筋材,对昔格达紫茎泽兰加筋土进行不固结、不排水的三轴压缩试验,研究不同加筋量及不同围压下加筋土的σ-ε关系曲线和抗剪强度,并分析其影响因素。试验结果表明:昔格达紫茎泽兰加筋土的抗剪强度和抵抗变形的能力较素土有显著提高;内摩擦角φ变化相对较小,相对变化率绝对值在40.13%以内,但黏聚力增长较大,最高可达17.03倍;无筋素土试样大多以剪切破坏为主,而掺入紫茎泽兰筋材后,试样的破坏主要为鼓胀破坏;抗剪强度增加量与紫茎泽兰掺入量的比例呈非线性关系,且并非掺入量越大越好。说明紫茎泽兰筋材对土体存在补强的作用,同时试验得出黏聚力c值是影响加筋土抗剪强度的主要因素。     

薄型PMMA板一面与两面燃烧实验研究

对薄型材料一面与两面燃烧时火蔓延的不同特性进行理论分析,推导一面与两面燃烧时的热平衡方程。使用长300mm、宽50 mm、厚2 mm的PMMA薄板分别开展一面与两面燃烧实验,记录试样的火焰高度、热解高度和燃烬长度随时间的变化。实验结果表明:两面燃烧时的火焰高度、热解高度、燃烬高度是一面燃烧时的1.4倍。分析火焰高度与热解高度、火蔓延速度与有效加热长度之间的关系,得出拟合公式。     

浅谈阴燃火灾

众所周知,通常材料着火后大都出现火焰(即火苗)。而火焰又是气相燃烧现象。对于多孔材料、粉状材料,当通风不良或燃烧强度较低时,着火后分解产物来不及燃烧就以烟的形式跑掉了,因而不能形成火焰,仅发生分解,炭化和灼热燃烧。这就是阴燃。     

昆明周边4 种主要林型地表可燃物的火焰特征

通过外业调查、采样并测定昆明周边4 种主要林型的地表可燃物特征,在实验室内开展燃烧火焰实验,测定引燃时间、火焰维持时间、火焰最大高度、最高温度、火焰颜色和热辐射等,得到火焰特征。结果表明：（1）林内的载量华山松林3.37 kg/m2,云南松林2.35 kg/m2,麻栎林2.24 kg/m2,柏木林1.47 kg/m2,达到较大值。（2）火焰颜色都是暗红色,柏木、麻栎的引燃时间为3 s,云南松和华山松皆为1 s,容易被引燃;华山松火焰维持时间最长,为6.34 min,麻栎3.89 min,云南松3.45 min,柏木2.28min;麻栎最大火焰高度为90 cm,云南松70 cm,华山松50 cm,柏木20 cm;云南松火焰最高温度达到897.5 ℃,柏木877.5 ℃,麻栎657.5 ℃,华山松563.3 ℃;麻栎最大火焰深度为105 cm,云南松85 cm,华山松63 cm,柏木35 cm;麻栎最大热辐射为7.31 kW/m2,云南松6.92 kW/m2,华山松6.70 kW/m2,柏木3.18 kW/m2。火焰特征差异很明显。     

不同氧浓度船舶机舱油池火灾热流场特性

搭建1.5 m×1.5 m×1.0 m的船舶封闭舱室火灾实验平台,以柴油池火为火源,对初始氧气体积分数为19%、20%、21%条件下的火灾演变特性进行研究。采用数值模拟和实验相结合的方法,分析舱内温度场和速度场的变化。研究结果表明:燃烧初期阶段,初始氧气浓度增加,靠近火焰根部的温升明显,而顶部区域的升幅较小;燃烧后期阶段,初始氧气浓度降低,火焰燃烧状态改变,燃烧速率和燃烧温度降低。初始氧气浓度的降低使舱内整体温度和空气流速下降,油池火燃烧速率随之下降。     

小尺度变压器油池火灾燃烧特性的实验研究

开展了直径20～50 cm 的圆形变压器油池火实验,分别测量并研究了火焰形态、燃烧速率、火焰轴心温度等燃烧特性。结果表明：在变压器油燃烧的3 个阶段中,稳定燃烧阶段持续时间最长,而衰减熄灭阶段要明显短于起始燃烧阶段。在燃烧速率方面,油池的直径越大,变压器油燃烧速率越快,燃烧时间越短,变压器油的液位下降速度也越快。变压器油的单位面积燃烧速率与经典辐射模型具有良好的一致性,单位面积燃烧速率与油池直径呈现幂函数形式。在火焰温度方面,油池中心线温度呈现距离液面的垂直高度越大其火焰温度越低的趋势,液面上方火焰温度最高可达700～800 ℃,同时油池火尺度对火焰最高温度的影响不大。     

含NaCl低压细水雾抑制受限空间油池火研究

针对高压细水雾灭火系统在抑制船舶油料火灾过程中的强化燃烧及设备布置空间大等缺点,利用1.5 m×1.5 m×1.0m封闭舱室平台,以正庚烷为燃料,实验研究不同NaCl质量分数(5%、10%、15%、20%)添加剂的低压细水雾(0.2～0.6 MPa)抑制油池火特性。分析了细水雾灭火过程中的燃烧状态、火焰温度和灭火时间。结果表明:在压力为0.4、0.6 MPa下的细水雾,灭火时间随着NaCl质量分数的提升大致呈"V"型规律;在相同的NaCl质量分数下,压力越高,灭火效果越好,时间最短为35 s。     

窗口溢流火条件下聚氨酯硬泡火蔓延特性

利用自主设计的大尺寸实验台,研究窗口溢流火条件下未阻燃和阻燃聚氨酯硬泡材料的火蔓延特性。结果表明,阻燃RPU的火蔓延受溢流火焰高度和热流强度的影响;溢流火焰的热穿透能力和材料的完整性是影响RPU燃烧强烈程度的重要因素;溢流火焰对RPU的热反馈作用将显著影响火蔓延速度。建立了窗口溢流火条件下聚氨酯硬泡竖直火蔓延的数值模型,对火焰热反馈、火焰高度等输入参数进行了探讨。对比分析可知,数值模型能较好地预测聚氨酯硬泡的火蔓延趋势。     

浸机油棉布引燃及燃烧特性实验研究

设置明火、香烟火和热辐射3种火源,研究机油含量对棉布引燃特性的影响。对于明火条件,还考查了机油含量和含水量对棉布燃烧特性的影响。热辐射引燃实验采用锥形量热仪进行,分别取热辐射强度为25、30、35、40kW/m2。结果表明:随着机油含量增加,明火和热辐射作用下棉布的引燃时间均逐渐缩短,香烟火条件下则影响较小;当机油含量达45%时,棉布被明火引燃的时间缩短近一半;明火作用下棉布的燃烧火焰持续时间先增大后减小,残留物质量先缓慢减小再迅速减小最后趋于恒定;对于29%机油含量的棉布,含水量越大引燃越困难,含水量达13%时棉布不能被引燃。     

受限空间正庚烷油池火火焰脉动频率研究

利用光电二极管接收火焰辐射光强,将光信号转换为电信号的原理,研究了受限空间内正庚烷油池火的火焰强度和脉动频率随时间的变化规律。结果表明：在一定的时间内,随着正庚烷油池火点燃后,开始一段时间内,受限空间内氧气充足,油池火燃烧强度迅速增大,当达到一定时间和强度后,由于燃料减少,受限空间内氧气不足,火焰强度开始逐渐减弱;从实验中观察到油池火燃烧前期阶段,火焰并未有波动,当燃烧一段时间后,受限空间内供氧不足,需要外界提供氧气,火焰开始波动,火焰脉动频率迅速增大,最大值达到1.5 Hz 左右,火焰脉动频率与油盘直径的拟合结果为f=1.06 D- 0.5。通过利用低成本的光电二极管实现监测受限空间内油池火火焰脉动频率,有利于受限空间内火灾探测技术发展。     

木质复合板材竖向火蔓延特性实验研究

为得到木质复合板材两面临空竖向火蔓延特征,利用小尺寸燃烧特性实验,研究木质复合板材在5、10、15 cm宽度下的竖向火蔓延特征。测得试样竖向燃烧时热解前锋、火焰蔓延速率和火焰高度等燃烧特性参数,给出不同宽度下试样热解前锋位置的拟合公式。实验结果表明:在一定宽度范围内,热解前锋、火焰高度随着试样宽度的增加而增高,宽度为15 cm时,热解前锋、火焰高度最高,10 cm时次之,宽度为5 cm时最低。通过对热解前锋进行数据拟合,得出热解前锋随时间变化满足y=a+bx~c的函数关系,相关系数均接近于1,拟合程度好。     

小尺度沸溢油池火灾燃烧速率特性试验研究

使用胜利原油对小尺度沸溢火灾燃烧速率特性进行了试验研究。分别记录了直径为0.1、0.15、0.2 m的原油沸溢油池火灾的燃烧过程,测量了燃烧速率和温度随时间的变化。根据燃烧速率和火焰高度变化对沸溢火灾燃烧进行阶段划分。探讨了不同直径及初始油层厚度对沸溢火灾燃烧速率的影响,在燃烧速率基础上建立沸溢强度模型。结果表明:沸溢火灾燃烧可以分为预燃、准稳态燃烧、沸溢燃烧、火焰熄灭4个典型燃烧阶段;沸溢燃烧阶段的燃烧速率和火焰高度显著大于准稳态燃烧阶段;沸溢火灾各阶段燃烧速率均随油池直径的增大而增大,且沸溢燃烧阶段的增幅明显大于准稳态燃烧阶段的增幅;准稳态燃烧阶段的稳定燃烧速率与初始油层厚度无关,随油池直径的增大而增大;沸溢强度随初始油层厚度的增加及油池直径的减小而增大,并与初始油层厚度和油池直径间的比值成正比。     

带稳焰的预混燃烧火焰离焰特性实验研究

以自制的带稳焰的预混式燃烧器为研究对象,燃烧器主火孔热负荷范围为1. 0～10. 0 kW,稳焰火孔热负荷范围为0. 1～0. 5 kW,采用实验方法,研究无稳焰的部分预混燃烧火焰和带稳焰的完全预混燃烧火焰的结构特征与离焰特性,对两种火焰进行对比分析。在稳焰火孔热负荷为0. 2 kW的条件下,研究了燃烧器不同主火孔热负荷(分别为0. 5、3. 0、3. 5、4. 9、6. 7 kW)时,主火焰离焰点对应的一次空气系数。实验结果表明:在无稳焰的部分预混燃烧过程中,火焰分为内焰和外焰两层,随着一次空气系数从0. 54增加到0. 73,部分预混燃烧火焰内焰高度不断降低,内焰亮度不断增加;在带稳焰的完全预混燃烧过程中,随着一次空气系数从1. 07增加到1. 58,紫红色外焰逐渐消失,内外焰重合,火焰由亮度较高的蓝紫色逐渐变为透明度较高的淡蓝色,火焰高度不断增加,火焰厚度不断减小;在稳焰火孔热负荷为0. 2 kW保持不变的条件下,随着燃烧器主火孔热负荷不断增加,离焰点对应的一次空气系数不断降低。文末附有预混燃烧火焰离焰特性实验的视频,可扫二维码观看。     

环氧丙烷等易燃液体的燃烧特性

在4.52m2钢制油盘上,搭建了试验操作平台,开展了环氧丙烷、石脑油、溶剂汽油和乙醇等易燃液体的火焰温度、热辐射强度、质量损失速率测试研究。试验表明:环氧丙烷燃烧的火焰温度最高,可达到1 250℃;在离油盘2.5m处,环氧丙烷的热辐射强度是石脑油和溶剂汽油的4倍;环氧丙烷燃烧的质量损失速率是石脑油的1.5倍、溶剂油的1.4倍、乙醇的2.6倍。