聚氨酯和聚苯乙烯热解前后的结构演变

以软质聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫颗粒两种典型多孔材料为试验对象,对其孔隙率、孔径分布、表观密度和堆积密度等结构特性参数及表面微观形貌进行了测算和表面扫描电镜(SEM)表征,研究不同热解程度材料结构特性演变与阴燃建立和传播趋势之间的关系。结果表明:软质聚氨酯泡沫结构尺寸更大,整体更为疏松,受热成炭后呈现轮廓清晰的细削骨架,孔隙硕大且畅通,氧气完全自由输运,热量传递更直接,更易建立阴燃、维持传播并实现向明火的转化;相对而言,聚苯乙烯泡沫颗粒孔径较为细小,受热后成炭显著,孔径尺寸减小,空气气流量和氧气容纳量大大减少,不易建立阴燃过程。     

自然对流条件下垂直向上阴燃向有焰火转化的研究

为了解自然对流条件下垂直向上阴燃向有焰火转化的机制，对竖直放置实验体中的聚氨酯泡沫进行了阴燃实验研究。根据在此条件下的阴燃特点，建立了稳定阴燃时实验材料内部的气流速度模型和阴燃向有焰火转化时的临界风速判定表达式。实验分析得出：在稳定阴燃时实验材料内部的风速在0．001～0．0024m／s的范围内，在阴燃向有焰火转化时实验材料内部的临界风速在0．63～1．07m／s范围内。     

纵向通风风速对锯末正向阴燃过程的影响

为探讨通风条件对阴燃过程的影响,笔者利用小型阴燃试验炉,研究了纵向通风风速对落叶松锯末正向阴燃过程中的阴燃建立时间、阴燃速度、阴燃温度和质量损失的影响。结果表明,在不同的通风风速下,阴燃的建立时间差别不大,但总平均阴燃速度随着通风风速的增加而明显增大;沿阴燃传播方向,不同位置处的平均阴燃速度均呈现先增大后减小的趋势,阴燃温度均依次出现先升高后下降的变化趋势;当通风风速 v=0 m/s 时,阴燃最高温度达 451.9 ℃;锯末阴燃质量损失速率和最终剩余质量均随通风风速的增加而增大。研究结果可以为阴燃火灾事故预防提供一定参考。     

少量聚氨酯泡沫样品从阴燃到有焰燃烧的变化研究

试验主要观察处于阴燃状态的少量聚氨酯泡沫样品的流速、氧气浓度和辐射热通量对气／固界面的影响。因为此试验研究对象是少量聚氨酯汽沫，所以阴燃蔓延以厦转化到有焰燃烧时必须借助于降低热损失并同时增加其氧气浓度。试验中，我们把呈平行六面体的样品竖向放置在风道中。样品的其中三个侧边处在高温状态，第四边暴露在上升气流和辐射中。结果发现，随着气流流速的降低以度氧气浓度的增加，或者增加辐射通量，都会加快其变成有焰燃烧的过程，减少这种变化的延误时间。试验结果表明，炭化部位内部的有焰变化因阴燃作用而出现滞后，这已经通过超声波穿透样品内部得到了证实。笔者这里给出了简化了的分析，证明这种变化可以作为一个气相燃烧程序进行处理。     

Ⅱ型碘吸附器内阴燃的数值模拟研究

利用Comsol分析软件,研究了不同入口风速对Ⅱ型碘吸附器阴燃的影响、多孔介质内部速度场分布特点以及热导率对阴燃的影响,得到碘吸附器内温度分布及温度场随时间的变化情况。吸附器实物尺寸为长0.76 m×宽0.64 m×高0.16m,单层活性炭填料层厚0.051 m。结果表明,活性炭填充层气流分布非常不均,将影响活性炭利用率;2 m·s-1左右的风速更利于阴燃火焰传播和发展;热导率Kp高于0.10 W/(m·K)时阴燃火焰便较难传播。     

林地腐殖质火阴燃特征研究

为了掌握林地腐殖质火阴燃温度变化特征。以南京栖霞区丁山的地表腐殖质可燃物为研究对象,将可燃物种类、可燃物燃烧深度、含水量、风速分别作为自变量,在其他条件相同的情况下分组实验对照,建立了初步的阴燃蔓延模型,得出相关实验数据。数据表明,枯立木阴燃温度最高能达到689 ℃;地表土阴燃燃烧深度越深,阴燃持续的时间就越长,发生在土层表面横向的阴燃火蔓延决定了阴燃林火的范围,此外,因为阴燃的地下燃烧特征,阴燃会在地下将可燃物烧净,而地表没有燃烧,从而呈现空洞特征;当含水率大于42.3%时,腐殖质复燃的可能性极低;通过对比观察结果,风速对阴燃的复燃影响最为显著,燃烧深度则影响阴燃时间和燃烧范围。相关研究为今后的森林消防工作提供部分理论依据和实验数据支撑。     

几种固体可燃物燃烧特性

采用阴燃实验方法,研究了玉米秸、玉米粒、玉米秸热解炭、石墨等4种固体可燃物的粉状物料内部燃烧传播特性。并应用氮气、空气气氛下的热重分析、马弗炉灼烧、电镜实验探索其燃烧内部传播特性的原因。结果表明:自然条件下,燃烧可在粉状玉米秸、玉米秸热解炭内部持续传播,而不能在粉状玉米粒,石墨内部持续传播。玉米粉和玉米秸粉的元素成分、热值、热重分析仪上的热解、燃烧特性差别不大,但堆积密度及灰分微观结构有显著差别。石墨微观呈明显层状结构,各条件下燃烧明显滞后于其余几种物料。     

粒径对森林腐殖质阴燃传播的影响

设计阴燃炉,采用帽儿山实验林场内的红松林腐殖质作为实验材料,研究不同粒径对腐殖质阴燃温度变化趋势、峰值温度、阴燃传播速率以及失重过程的影响。结果表明,不同粒径腐殖质的阴燃温度变化趋势相似;峰值温度会随着粒径的减小而升高;粒径对腐殖质阴燃的传播速度和质量变化影响均不明显;阴燃传播速度会随着燃烧深度的增加而减慢。     

含水率对森林腐殖质阴燃传播的影响

采用帽儿山实验林场内的红松林腐殖质为实验材料,研究不同含水率对腐殖质阴燃传播的温度、速度以及失重过程的影响。采用自主设计的阴燃炉,在横向、密封的燃烧腔内进行阴燃实验。原料放在100℃干燥箱内烘干36 h,用振动筛和圆孔筛选出粒径为40、60目的腐殖质,放在水内浸泡40 h,再用80℃的干燥箱烘干,得到实验所需的不同含水率的材料。结果表明,不同含水率的腐殖质阴燃温度变化趋势大致相同,峰值温度也都在730℃左右;随着含水率的增加,阴燃的传播速度减小;含水率对腐殖质阴燃过程中的质量变化影响不显著。     

香烟引燃特性的实验研究

通过香烟火源引燃几种家庭常见物品的实验,研究香烟火的引燃特性。实验结果显示:香烟火温度虽高,但不一定引起有焰燃烧,可能只有炭化痕迹或持续阴燃;判断材料有无蓄热能力,不能只考虑材料自身组分的燃烧特性,而是要具体问题具体分析;蓄热材料也不一定能被香烟火点燃;阴燃反应相对缓慢,产生较多有毒气体,没有火焰,潜伏期长,不易察觉。