低压低氧环境下油盆火的燃烧特性和烟气特性

为了研究高原地区低压低氧环境下的燃烧特性和烟气特性,在拉萨和合肥两地区分别进行了正庚烷油盆火实验.实验测量了油盆上方温度、热辐射通量、燃料失重速率、烟气热辐射发射率、烟气组分浓度和火焰高度等燃烧和烟气参数.结果表明:随着海拔高度的升高,油盆火单位面积燃烧速率降低,火焰及热烟气温度降低,对周围环境的热辐射通量和单位面积辐...     

反应速率对层流扩散火焰特性的影响

为探究燃烧过程中火焰结构和烟黑特性的变化规律,对层流乙烯/空气扩散火焰进行了数值模拟,分析了不同成核过程和表面生长过程中,反应速率常数的指前因子及活化能对层流乙烯/空气扩散火焰温度和烟黑体积分数的影响。结果表明：成核反应速率常数中,指前因子增大,火焰温度降低,烟黑体积分数增大,当指前因子提高50%时,在轴向高度3 cm位置对应的火焰温度峰值减小0.70%,烟黑体积分数的峰值增大37.98%;活化能增加,火焰温度增大,烟黑体积分数减小,当活化能提高50%时,在轴向高度3 cm位置对应的火焰温度峰值增大3.41%,烟黑体积分数的峰值减小78.92%;表面生长反应速率常数中,指前因子增大,火焰温度逐渐减小,烟黑体积分数逐渐增大,当指前因子提高50%时,在轴向高度3 cm位置对应的火焰温度峰值减小2.03%,烟黑体积分数的峰值增大1.65倍;活化能增加,使火焰温度升高,烟黑体积分数减小,当活化能提高50%,在轴向高度3 cm位置对应的火焰温度峰值增大9.61%,当活化能提高12.5%,烟黑体积分数的峰值减小46.68%。     

低压(低氧)条件下古建筑装饰性织物燃烧特性的实验研究

在西藏和内地分别对古建筑中常用的装饰性织物进行了燃烧对比实验,测量了四种织物燃烧过程的失重速率、烟气成分以及火焰温度等参数。研究表明:织物在低压(低氧)条件下,火焰对织物的热辐射和热对流作用减弱,相同尺寸织物的燃烧速率、燃烧效率、火焰温度、烟气体积分数峰值降低,残炭量增大,明火燃烧时间增长。织物燃烧的热释放速率也随着大气压力降低而减小。研究结果揭示了高原环境对织物燃烧特性的影响规律,为高原火灾的预防和早期探测提供了科学依据。     

液化石油气层流燃烧火焰特性分析

应用实验测试的方法对常温常压下不同配比的液化石油气/空气的燃烧特性进行研究,获得了水平管内火焰传播速度、火焰中心温度、火焰高度等随着液化气体积分数的变化规律。结果表明:火焰传播速度随着液化石油气体积分数的增大先增大后减小,最大值出现在体积分数为2. 78%处,即当量比为0. 98;不同燃烧方式火焰中心温度沿高度方向变化规律不同,扩散火焰的温度分布均匀;半预混火焰温度沿高度方向先上升后下降;全预混火焰中心温度随火焰高度的增加而下降;火焰高度随着液化石油气体积分数变化而变化,在当量比小于1时,火焰高度随着液化石油气体积分数的减小而降低,当接近化学当量比时达到最低;当量比大于1后,随着液化石油气体积分数减小,火焰高度增加。     

电场作用下正癸烷液滴在常温常压下的燃烧特性

通过利用高速摄像机对液滴燃烧时火焰和粒径的实时测量,以及激光诱导白炽光(LII)对碳烟体积分数的测量方法,研究了垂直电场作用下正癸烷液滴在重力场中的燃烧特性,结果表明:当V>0时,随着电压的增加,液滴上半部分的火焰高度不断缩短,下半部分不断被拉长,在电压为5,kV左右时,火焰呈上下对称结构,燃烧速率常数随着电压的增加先减小后增大,碳烟体积分数随着电压的增加先减小后增大再减小;当V<0时,燃烧速率常数随着电压的增加而增大,碳烟体积分数随着电压的增加逐渐减小;燃烧速率常数随电压的变化是由于碳烟颗粒与外加电场的相互作用而造成的,碳烟颗粒向周围环境的辐射换热量的减少是造成燃烧速率常数增大的主要原因.     

高温低氧气氛下煤粉燃烧特性

利用自制恒温热重实验系统,研究了模拟炉膛烟气环境(即高温低氧气氛)下煤粉的燃烧特性.结果表明:煤粉突然置于高温环境中,失重曲线存在一个转折,随着煤化程度降低,这一现象更加明显;煤粉在1 500℃下燃烧剧烈,900℃下的燃尽时间约为1 500℃下的6倍,1 300℃以上时温度对燃烧反应初期的燃烧特性影响较小;1 300℃相对于800℃,氧气体积分数升高幅度相同时燃烧失重速率增大幅度减小;当水蒸气体积分数达到10%时,其对燃烧反应初期挥发分析出燃烧的促进作用较为明显;当气氛中CO2体积分数升高到15%后,继续升高CO2体积分数,燃烧失重速率减小.     

变风向通风对池火火焰长度的影响

通过改变风速以及纵向风与燃料表面之间的风向角,研究了风速和风向变化对池火火焰长度的影响.研究结果表明,随着风速的增加,酒精池火和正庚烷池火表现出迥然不同的特征.在本研究工况条件下,酒精池火的火焰长度随着风速的增大先增长,而后逐步缩短;正庚烷池火的火焰长度随着风速的增大首先增长,而当风速增大到一定值后,其火焰长度保持相对稳定.实验发现,酒精池火和正庚烷池火的火焰长度均随着风向角的增大而减小,相同面积的燃料盘,其火焰长度与燃料盘顺风面边长成正比,与背风面等无关.     

CO_2对受限空间煤明火燃烧的灭火机理

为探究不同体积分数CO_2对受限空间煤明火燃烧的灭火机理和灭火效率,采用自主研制的煤明火燃烧实验装置,对平煤八矿煤样进行了通入3种不同体积分数CO_2和持续时间条件下的煤明火燃烧灭火实验,测定了煤燃烧过程中温度、标志性气体(O_2、CO和CH_4)组分体积分数以及热释放速率的变化规律;同时利用化学动力学软件CHEMKIN模拟了不同体积分数CO_2熄灭CH_4/O_2火焰中主要自由基体积分数、反应物与燃烧产物体积分数随火焰高度的变化关系,以此分析了CO_2抑制煤有焰燃烧的作用机理.结果表明:CO_2体积分数越高,在煤有焰燃烧阶段,CH_4燃烧火焰中的自由基H、O和OH的生成速率越低,因此火焰熄灭得越快,煤体温度上升速度、耗氧量和热释放速率越低,同时,CO和CH_4体积分数的下降速度越小;而在煤阴燃熄灭阶段,煤体温度、CO和CH_4体积分数的下降速度越快,耗氧量和热释放速率则进一步减小.由此说明CO_2的体积分数越高,对煤明火燃烧熄灭全过程的灭火效率越高,但只通入CO_2 10,min,则会发生复燃.     

高原低压环境小尺寸乙醇池火辐射特性的变化

运用火灾相似模型分析中的辐射相似模型理论,推导了低气压环境下池火辐射特性与常压环境的关系.理论分析表明,池火的辐射分数随气压降低变化不明显,火源对外的热辐射与燃烧速率近似成正比关系.利用合肥及拉萨环境气压差异,在两地开展了边长范围 6～24 cm 的方形乙醇池火的燃烧速率及辐射通量对比实验,对理论分析进行了验证.实验结果表明,燃烧状态受池火尺寸影响,随燃料盆尺寸的增加,燃烧状态从层流主导向湍流主导过渡,两地燃烧速率比向气压比趋近,两地池火的辐射差异也相应改变.总的来说,拉萨高原环境下池火燃烧速率要普遍低于合肥地区,辐射强度也相对较小.     

一种新型平焰烧嘴在空气和氧气助燃条件下燃烧特性对比研究

为了研究新型平焰烧嘴的纯氧燃烧特性,通过空气与纯氧助燃对比实验,对新型平焰烧嘴在不同工况下的火焰分布、火焰面上方50 mm处温度分布及CO体积分数分布进行分析。助燃管至烧嘴中心轴线距离变化范围为0～60 mm,燃气流量为0.5 m~3/h,空气(氧气)过量系数为1.06。研究表明:空气(氧气)旋流造成的负压区使回流的阻力减小,高温炉气回流到焰心挤压在旋流的中心,促进气流附壁,使燃烧稳定;在相同的助燃管距离下,纯氧助燃旋流强度总低于空气助燃,燃烧区域较小,燃烧温度提高,CO排放量低于空气助燃;燃气和助燃气混合流股的旋流强度与CO峰值体积分数成反比,随着助燃管至烧嘴中心轴线距离增大,两种助燃条件的旋流强度随之增加,燃烧范围扩大,火焰峰值温度和CO体积分数总体降低;当助燃管距离为60 mm时,纯氧助燃旋流强度和燃烧面积达到最大,火焰峰值温度和CO体积分数降至最低,混合程度最好,燃烧效果最佳。