落叶松原木燃烧特性的实验研究

使用含水率为16%~23%的落叶松原木,在不同的通风时间、不同的通风量以及不同体积的引燃燃料的工况下进行落叶松原木燃烧温度场、热释放速率、烟气特性的实验研究。结果表明,燃烧过程中,燃烧室通风时间会影响落叶松原木燃烧温度场的稳定性,落叶松原木燃烧温度场会随着引燃燃料体积以及通风量的增大而升高;热释放速率与通风量呈正相关的关系;引燃燃料体积越大,燃烧的初始热释放速率越大;通风量的增加会加快燃烧反应,使CO2体积分数上升,而后趋于稳定,CO的体积分数先上升后下降。     

低辐射强度下古建筑木构件材料的燃烧特性

为研究古建筑木构件材料在火灾下的燃烧特性,使用锥型量热仪对古木材试样的点燃时间、临界辐射强度、热释放速率、燃烧气体中CO2体积分数等燃烧特性进行试验研究。试验发现3种不同厚度试样的临界辐射强度分别为8.81,9.40,10.55 kW/m2。试样厚度增加会使古木材点燃时间延长,临界辐射强度增大,材料的热释放速率所形成的双峰值曲线的峰值降低。燃烧气体中CO2体积分数曲线与热释放速率所绘制出的曲线的形态一致,同一厚度的试样在不同辐射强度下其燃烧特性呈现出显著区别。与新木材相关燃烧特性参数对比,劣化后的古木材临界热辐射强度降低、点燃时间减小,5 min内平均热释放速率较高。研究表明,古建筑木构件材料燃烧特性有显著变化,可为古建筑火灾研究提供参考。     

阻燃床垫的燃烧性能研究

采用《建筑材料及制品燃烧性能分级》附录A的床垫热释放速率试验方法对非阻燃普通床垫和阻燃床垫进行燃烧性能对比试验。普通床垫在燃烧试验中热释放速率最高达600kW,烟气温度最高达160℃,CO体积分数达0.04%,CO_2体积分数达1.5%,极易引发火灾蔓延或造成人员伤亡;而经过阻燃处理的床垫几乎无火灾危险性。在高层建筑公寓类场所中,有必要使用燃烧性能不低于B1级的阻燃床垫,以防止火灾发生和蔓延。     

红松林地表凋落物层燃烧数值模拟

采用PyroSim建立红松林地表凋落物层大空间模型,对凋落物层的燃烧温度、热释放速率、烟气浓度等进行数值模拟。取红松林地表凋落物进行试验,探究其燃烧与蔓延过程。结果表明,红松林地表凋落物层燃烧时温度在100～490 ℃;随着高度增加,温度下降幅度由剧烈逐渐趋于平缓;燃烧150 s时,热释放速率HRR达到7.5×105 kW,且有继续上升趋势;燃烧烟气中CO2体积分数达8％～10％;火场内流动风速为2 m/s时,烟气体积分数下降65％左右。凋落物燃烧温度曲线与模拟结果相似,采用PyroSim软件能够近似地模拟红松林地表凋落物层燃烧的过程与发展趋势。     

铺层方式对碳纤维/环氧材料性能的影响

采用氧指数测试仪、垂直/水平燃烧测试仪、锥形量热仪,对不同铺层方式(厚度和角度)碳纤维/环氧复合材料的火灾蔓延特性及烟气特性进行研究。结果表明,铺层厚度增加,材料的氧指数增大,垂直/水平燃烧速率降低,CO/CO_2达到产生速率峰值的时间均缩短,材料产烟速率峰值减小,且达到峰值所需时间延后,总烟释放量增加,且烟气释放过程持续时间更长。铺层角度对材料的氧指数、产烟速率及CO/CO_2相关参数影响作用不明显。铺层方向[0°/90°]与火灾蔓延方向相同时,垂直/水平燃烧速度更大。铺层方向[±45°]与火焰蔓延方向不同时,可导致结构完整性、力学性能丧失,利于底层烟气的释放,使总烟释放量增加。     

长白落叶松人工林采伐迹地燃烧特性研究

设置燃烧床燃烧实验,研究不同风速、坡度和燃料含水率实验条件下长白落叶松人工林采伐迹地的燃烧特性指标的变化。结果表明:火蔓延速度和火线强度随风速、坡度增加而增大,随燃料含水率增大而减小;燃烧床最高燃烧温度可接近650℃,相同土壤深度下伐根附近较远离伐根处的土壤温度高;坡度和燃料含水率增大会使火前锋滞留时间增加,而风速增大时,滞留时间减小。     

YJV电缆燃烧烟气及主要毒性产物

采用Cone-FTIR联用仪对YJV电缆在25、30、35、40、50 kW/m~2的热辐射强度下燃烧烟气和主要毒性气体的释放规律进行了实验研究,分析体积分数随时间的变化,并给出拟合公式。研究结果表明,随着热辐射强度的增加,YJV电缆样品的烟气产量和释放速率明显增加;烟气中主要毒性气体CO和HCl的释放速率随时间呈双峰变化,且HCl的产量明显大于CO的产量;选用高斯逼近函数类型对样品35 kW/m~2下的实验数据进行数值拟合,得到了烟气中CO和HCl的体积分数随时间变化的函数关系。     

氧体积分数对阻燃三元乙丙橡胶燃烧特性的影响

阻燃三元乙丙橡胶广泛用于公共建筑、交通工具等领域,火灾时其周围的氧体积分数会发生变化。为研究此类材料在真实火灾中的情况,以铺地用的阻燃三元乙丙橡胶为样品,采用火焰蔓延仪和热重/差热同步分析仪,在不同氧体积分数的氧氮混合气氛下进行试验,研究氧体积分数对燃烧特性的影响。结果表明,有氧气氛下,氧体积分数降低时,失重速率、放热量和活化能均降低,但反应模型不变。样品能够发生明火燃烧的氧体积分数范围为15%～18%。有明火燃烧时,氧体积分数降低时,火焰降低,刺激性黑烟量减少,残留物表面灰白色区域和裂纹减少,裂隙变浅;临界热辐射通量、等效对流换热系数和引燃温度升高,HRR曲线第一个峰值和火势蔓延速率降低;CO产率第二个峰值以及CO/CO₂值升高。在无明火燃烧时,样品释放出大量灰烟,残留物中部凸起,表面中部为灰黑色、有金属光泽的,底部有黄褐色黏稠液体,CO和CO₂产率远低于有焰燃烧。     

氧浓度对典型吸音材料燃烧特性影响

用氧气可变的气体控制系统火焰蔓延仪对聚酯纤维吸音板、阻燃聚酯纤维吸音板、木质吸音板、防火木质吸音板等典型吸音板材在不同的氧气体积分数(16.00%,20.95%,30.00%,40.00%)条件下进行燃烧实验,测定引燃时间、热释放速率、质量损失速率、有效燃烧热等。对比分析贫氧、富氧及正常空气氛围下典型吸音材料燃烧特性,归纳氧浓度对该类材料热释放速率、产烟速率等参数的影响规律。结果表明:相同氧浓度下,阻燃处理试样比未处理试样的热释放速率均值有不同程度的降低;当气体环境从氧气体积分数为20.95%向富氧状态变化时产烟总量随着氧气体积分数的增大而减小。     

树脂漆对木材燃烧特性与烟气毒性的影响

选取带有表面树脂漆的桦木和楸木,采用锥形量热仪,选取25、35、45、55kW/m~2的热辐射通量,分析不同热辐射通量条件下的点燃时间、燃烧初期热释放速率特性、总热释放速率、一氧化碳体积分数等,得出表面漆对木材燃烧特性与烟气毒性特性的影响。结果表明:表面漆对桦木的最小点火能并无较大影响,减小了楸木的最小点火能;表面漆明显增大第一个热释放速率峰值;涂有表面漆的木材燃烧时一氧化碳体积分数会出现一个峰值;表面漆对木材燃烧特性的影响与木材种类密切相关。     

通风对受限空间燃油热释放率的影响

在全尺寸热释放率实验台的基础上,搭建了不同通风形式下的油池火燃烧实验台,研究了在受限空间中风速、油盘面积、风口与油盘距离、风口朝向角度及风口直径等对乙醇燃烧过程中热释放率的影响。结果显示:在第1、第2阶段中,热释放率随风速的增大而增大,随风口朝向角度与45°的差值逐渐增大而减小,随风口直径增大而减小;热释放率峰值随油盘面积的增大而增大,随风口与油盘距离的增大而减小。     

皮革及皮革服装燃烧特性试验研究

对皮革服装的燃烧特性开展皮革服装全尺寸火灾试验和锥型量热计试验,得到皮革服装的热释放速率、CO和CO2的产生速率等燃烧特性参数,并以试验结果为基础计算分析了皮革服装商场的排烟量.结果表明,在10 kW/m2的辐射热通量下,皮革不会被引燃;皮革点燃后,会在较短时间内出现热释放速率峰值;在不同的辐射热通量下,单位面积总释放热量相当,平均CO、CO2生成率相当;随着辐射热通量的增加,皮革的平均比减光面积减小;皮革服装商场内机械排烟系统的排烟量可按78 m3/(h·m2)确定.     

低压下航空电缆点燃特性及烟气特性的实验研究

在康定高高原航空安全实验室(61 kPa)和广汉民用航空器火灾实验室(96 kPa),开展了常低压真实环境下FXL航空电缆护套及绝缘层的燃烧实验。采用热辐射加热箱、烟密度及成分测试仪和氧指数仪等设备,分别测量点燃时间-辐射温度、质量损失速率-氧气浓度、燃烧持续时间-氧浓度、烟密度和烟气成分等曲线,以探讨低压对燃烧特性的影响。实验结果表明:61 kPa条件下电缆护套层和绝缘层的最小点燃温度和时间皆大于96kPa;烟密度快速上升后趋于水平,护套层比绝缘层烟密度大,此外,低压比常压的发烟量小;O_2体积分数先下降至最小值后缓慢上升,CO_2随着燃烧反应先增加后减少,而CO曲线出现双峰数值;质量损失速率随着氧浓度升高而线性增大,而燃烧持续时间会快速下降。研究结果显示,常低压环境下航空电缆的燃烧特性存在差异,为预防飞机电缆火灾提供数据参考。     

铁路货车运行速度对火灾热释放速率的影响

根据相对运动原理,建立1∶4的缩尺寸模型,采用变频风机提供风速模拟列车在隧道中的运动。基于热失重法开展不同速度运行的铁路货车发生火灾时的热释放速率测定试验,得到热释放速率曲线。研究结果表明:控制燃烧环境的条件下,采用单角点火,随着铁路货车运行速度的增加,火灾热释放速率的最大值随之增加,到达最大值的时间逐渐减小,同时火灾增长速率增加;铁路货车从隧道入口着火后运行到隧道救援站过程中,为了保证安全,应适当降低运行速度。     

喷涂油漆在薄金属表面燃烧特性研究

摘 要：通过锥形量热仪研究了喷涂油漆在薄金属表面的燃烧特性。选用35,50,65,80 kW/m2共4种热辐射强度,得到点燃时间、热释放速率、CO释放速率等参数。结果发现：薄金属表面油漆为典型的热薄型固体,点燃时间的倒数与热辐射强度呈线性关系。喷涂层数越多,引燃所需的热辐射强度越小,火灾危险性也越高,试验得到1层喷涂、2层喷涂和3层喷涂的临界热流强度分别约为30.8,10.0,5.0 kW/m2。热释放速率呈现出双峰特性,第一峰值和第二峰值随热辐射强度呈线性增长关系,且峰值随喷涂层数的增加而增加。CO释放速率则呈现出3个峰值。随着热辐射强度增加,各样品的火灾性能指数不断降低,火灾蔓延指数不断升高,火灾危险性增加。     

落叶松原木楞堆全尺寸火蔓延实验研究

对落叶松原木楞堆燃烧进行了全尺寸实验研究。通过改变实验条件,分析了热释放速率的变化规律、热释放速率和温度、O2含量的关系。实验表明:油池尺寸、排风量和引燃的燃料体积对原木楞堆蔓延阶段的热释放速率有很大影响,一旦原木燃烧趋于平稳,热释放速率保持在一个稳定状态。原木楞堆的温度场随热释放速率的增加而升高,O2的含量和热释放速率大致呈线性关系。     

锂离子电池热解气体释放特性研究

为定量研究锂电池热失控危险性并为其批量运输时荷电状态的选择提供理论指导,自主设计并搭建气体释放特性试验平台,研究不同荷电状态及温升速率对锂电池热解气体释放特性的影响。结果表明:温升速率一定时,热解气释放量随荷电状态增加单调递增,并存在线性关系;荷电状态一定时,热解气释放量随温升速率升高而增加;锂电池热失控产生的热解气体主要为H_2、CO、C_xH_y,不同荷电状态对锂电池热解气体各组分影响不大,对各组分含量影响较大。     

老化对基质沥青阻燃抑烟性能的影响

为探究不同条件老化后沥青阻燃抑烟性能的变化规律,采用旋转薄膜烘箱（RTFOT）对基质沥青进行85 min短期老化、270 min长期老化以及湿热老化。利用氧指数试验（LOI）和锥形量热试验研究老化沥青火灾安全性能,同时结合红外光谱分析技术（FTIR）以及热重-质谱联用技术(TG-MS)分析沥青（BA）成分与气态产物释放特性的变化规律。试验结果表明：基质沥青在经历热氧老化后轻质组分减少,重质组分增加,导致氧指数提升。而湿热老化中由于水蒸气分压力的作用使沥青氧指数略有下降。在热释放方面,热氧老化后沥青燃烧热释放速率峰值下降,峰值对应时间提前,有效燃烧热降低;而湿热老化后热释放速率基本不变。在烟气释放方面,热氧老化后沥青燃烧的炭烟、CO、CO2释放量更低,SO2释放量增加;湿热老化后炭烟、CO、CO2释放量变化不大,而SO2释放量明显增多。     

在建高层建筑火灾数值模拟分析

以在建高层建筑为研究对象,设置不同施工阶段的火灾场景,利用FDS分析发生火灾时不同场景下在建高层建筑火灾温度、CO浓度、能见度等特征值的变化规律。结果表明:可燃材料特性不同,其燃烧危害程度就不同,应重点加强装饰装修阶段的控制;通风风速增加使火灾热释放速率逐渐增加,达到一定值后,一定程度的通风可使CO浓度降低;当火源附近有遮挡结构时热量更容易集聚,热释放速率更大。     

核心层厚度对聚乙烯基铝塑板燃烧特性影响研究

通过锥形量热仪研究了不同核心层厚度聚乙烯基铝塑板的燃烧特性。选用35、50、65、80 kW/m²共4种热流强度,得到不同核心层厚度铝塑板的点燃特性、火灾风险和烟气毒性等。结果发现：聚乙烯基铝塑板符合热薄型材料点燃规律,3、4、5 mm厚核心层铝塑板临界点燃热流强度的推导值分别为33.9、25.1、9.9 kW/m²。铝塑板燃烧的热释放速率随热流强度增加而明显增加,且有向双峰发展的趋势。随着热流强度和铝塑板核心层厚度增加,聚乙烯基铝塑板的火灾性能指数(FPI)由41迅速下降到0.14,火灾蔓延指数(FGI)则由0.02迅速增加到3.19,CO释放速率也迅速增大,导致火灾危险性大幅增加。