浅析不同初始温度对航空煤油表面火蔓延的影响

文章以试验研究的方式,就不同初始温度对航空煤油表面火蔓延现象的影响进行了分析与探讨,指出在液相控制、气相控制阶段中,初始温度变化对火蔓延趋势的影响机制,望能够引起各方关注与重视。     

乳胶泡沫引火位置对火蔓延特性的影响

利用自行搭建的小尺寸实验平台,开展了对不同点火位置的乳胶泡沫材料燃烧过程的对比实验,通过对火蔓延过程中的部分重要参数（如最大火焰高度、火蔓延速度和蔓延过程中样品表面温度变化等）的测定,分析了点火位置不同时,乳胶泡沫材料的火蔓延特性。结果表明：边缘点火和中间点火条件下,最大火焰高度分别为397和491 mm,火蔓延速度分别为1.8和0.97 mm·s^-1;边缘点火时的乳胶泡沫材料表面火蔓延过程中的温度低于中间点火情况下。     

点火位置对乳胶泡沫水平火蔓延规律的影响

为研究点火位置对乳胶泡沫材料水平方向火蔓延规律的影响。搭建小尺寸实验平台,在距离材料中心点0（x1）、3.54 cm（x2）、7.08 cm（x3）、10.62 cm（x4）、14.16 cm（x5）、17.70 cm（x6）位置处点火,研究了试样表面温度、质量损失、火焰高度、火蔓延速度等特性参数的变化规律。结果表明,随着点火位置由材料中心点向边缘点移动,平均火蔓延速度分别为0.24、0.23、0.19、0.31、0.42、0.51 cm·s^-1,呈现先减小后增大的规律;x3点火位置时的平均火焰高度较低,燃烧时间较长,平均质量损失速率较低,主要与火蔓延过程中的热量传递方式有关。研究结果显示了乳胶泡沫的火蔓延过程,得到了点火位置对火蔓延的影响规律。     

可膨胀石墨和碳纳米管对PMMA火蔓延特性的影响

通过熔融共混法制备了9种PMMA复合阻燃材料,对其进行小尺寸的水平火蔓延实验研究,对比分析了可膨胀石墨(EG)和碳纳米管(Carbon Nanotube, CNTs)阻燃剂的加入对材料燃烧特性的影响,主要研究了火蔓延速度、火焰形态、固相温度、质量损失速率等火蔓延特性参数变化规律。结果表明,EG能产生阻燃效应,随EG含量增加,复合材料的火蔓延速度、质量损失速率、表面热流密度均有所减小;CNTs表现出拮抗和协同阻燃的复合效应。EG含量较低时,添加1% CNTs反而会使火蔓延速率加快;随着EG含量增加,拮抗作用逐渐消失,最后表现为协同阻燃,原因是CNTs的高热导率、“灯芯效应”促进表面燃烧作用和EG/CNTs体系阻燃性之间存在竞争关系;添加EG和CNTs前后,火蔓延过程中表现出明显不同的燃烧行为,未添加阻燃剂前PMMA会产生熔融滴落物积聚成池火,表现为明显的热塑性材料燃烧特征;加入EG和CNTs后则会形成碳层,表现为明显的可碳化材料燃烧特征。     

不同可燃液体层高度下浸润多孔介质砂床组合燃烧特性实验研究

为探究不同可燃液体层高度下浸润多孔介质砂床组合燃烧特性,开展了一系列不同粒径和液体层高度的燃烧测试,测量了燃料（乙醇）质量损失速率、火焰高度、多孔介质砂床（石英砂）温度和羽流温度等特征参数,分析研究了液体层高度的影响机制。结果表明：可燃液体层的存在对浸润石英砂层燃烧特性具有一定的影响。当砂层上方存在液体层时（h=20～60 mm）,浸润石英砂层燃料质量损失速率明显增大,这可归因于液体层燃烧的预热作用。火焰高度随液体层高度增加而先增加随后几乎不变,表现为与质量损失速率相似趋势。浸润石英砂层内部在78.7～79.0℃（接近燃料沸点）出现温度增长迟滞,据此可对砂层内部蒸气区移动速率进行评估。随着液体层高度增加及石英砂粒径减小,砂层内蒸气区移动速率逐渐增大。此外,基于前人推荐的羽流关系和当前实验数据,获得了描述可燃液体浸润多孔介质砂床燃烧火焰羽流轴向温度经验公式。     

不同可燃液体层高度下浸润多孔介质砂床组合燃烧特性实验研究

为探究不同可燃液体层高度下浸润多孔介质砂床组合燃烧特性,开展了一系列不同粒径和液体层高度的燃烧测试,测量了燃料（乙醇）质量损失速率、火焰高度、多孔介质砂床（石英砂）温度和羽流温度等特征参数,分析研究了液体层高度的影响机制。结果表明：可燃液体层的存在对浸润石英砂层燃烧特性具有一定的影响。当砂层上方存在液体层时（h=20～60 mm）,浸润石英砂层燃料质量损失速率明显增大,这可归因于液体层燃烧的预热作用。火焰高度随液体层高度增加而先增加随后几乎不变,表现为与质量损失速率相似趋势。浸润石英砂层内部在78.7～79.0℃（接近燃料沸点）出现温度增长迟滞,据此可对砂层内部蒸气区移动速率进行评估。随着液体层高度增加及石英砂粒径减小,砂层内蒸气区移动速率逐渐增大。此外,基于前人推荐的羽流关系和当前实验数据,获得了描述可燃液体浸润多孔介质砂床燃烧火焰羽流轴向温度经验公式。     

表面扩张模量对泡沫生成的影响

通过向起泡剂中加入硬脂酸,构建了高表面扩张模量气泡体系。对比研究了起泡剂溶液的表面扩张模量对搅拌法和多孔介质中气液同注两种泡沫生成方式的影响。结果表明:与常规起泡体系相比,高表面扩张起泡体系通过搅拌法生成的泡沫高度较低,析液半衰期较短,但生成的泡沫粒径小;而对于向多孔介质中同时注入气液生泡方式,高表面扩张模量起泡体系具有生泡速度快,泡沫粒径小,封堵压差高的优点。填砂管驱替实验结果表明:高表面扩张模量起泡体系生成的泡沫具有更好的提高采收率效果。因此,起泡体系的筛选应主要以填砂管中的泡沫评价结果为主。     

影响换热器用多孔表面管沸腾换热的主要因素

综述了换热器用多孔表面管沸腾传热的各种影响因素,既介绍了如孔穴直径、多孔层厚度及孔隙率等多孔层的特征参数的特性;也介绍了材料物性、加工工艺、工质物性、压力与温度等对沸腾传热的影响.同时对各种因素对沸腾换热的具体影响进行了分析归纳,对今后多孔表面强化沸腾传热的研究提出了一些自己的建议.     

干馏条件对油页岩半焦孔隙结构的影响

油页岩干馏过程中发生挥发分物质的析出,导致颗粒的孔隙结构发生重大的变化,进而会对油页岩半焦的燃烧反应、成灰等特性产生重要的影响。利用扫描电镜、氮气吸附/脱附法对不同干馏温度、不同干馏时间下制备得到的桦甸油页岩半焦进行了孔隙分析,并与前人针对相同样品的油页岩半焦燃烧特性实验研究进行了对照分析。结果表明,在实验范围内,随干馏温度增加,受热解二次反应产生的焦炭对孔隙堵塞的影响,油页岩半焦孔隙比表面积和比容积先增加后减小;随干馏时间增加,伴随着小孔之间的合并,油页岩半焦孔隙比表面积先增加后减小,比容积单调增加。     

i影响换热器用多孔表面管沸腾换热的主要因素

综述了换热器用多孔表面管沸腾传热的各种影响因素,既介绍了如孔穴直径、多孔层厚度及孔隙率等多孔层的特征参数的特性;也介绍了材料物性、加工工艺、工质物性、压力与温度等对沸腾传热的影响。同时对各种因素对沸腾换热的具体影响进行了分析归纳,对今后多孔表面强化沸腾传热的研究提出了一些自己的建议。     

萘热管小倾角放置时传热极限的研究

根据萘热管的工作温度范围，对萘热管小倾角放置时的传热极限进行了实验研究。实验中发现，当萘热管达到传热极限时，出现干涸点的位置有一定的规律性，分析讨论了其原因，并对有关萘热管的设备设计提供了一些建议。     

多孔介质内部传热传质规律的研究进展

多孔介质中的热质交换理论及其实验研究是一个涉及面广、研究难度大而又颇具工程应用价值的课题。本文对多孔介质内部传热传质规律的研究从理论和实验两方面作了简要的综述及展望,并对一些描述热质传递过程的数学模型及方程作了介绍。     

Anisotropic convective heat transfer in microlattice materials

Fluid dynamics and heat transfer of flow through periodic open‐cellular microlattice structures are characterized for varying superficial flow orientations and flow rates to investigate heat transfer and pressure loss anisotropy. For given Reynolds number, friction factor is lowest when flow is aligned with the largest straight‐through passages in the microlattice. A maximum friction factor, over twice the optimally aligned friction factor, exists for flow orientations between π/8 and π/4 rad off the optimal alignment, with little variation in friction factor for π/8 and π/4 rad. Heat transfer is maximized at π/4 rad off axis from the largest straight‐through passages; however, less angular variation occurs in Nusselt number than in friction factor. Empirical correlations involving superellipses yield analytical equations describing Nusselt number dependence on flow angle and Reynolds number. This work enables selection of optimal flow orientations and optimal cellular architecture in convective heat transfer implementations of microlattice materials for lightweight and multifunctional applications. © 2012 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 59: 622–629, 2013     

多孔介质内复合对流传热传质的数值分析

采用数值方法分析了具有非均匀内热源的竖直套管中复合对流传热传质,考查内热源分布系数M和热质二浮力比N对速度、温度、浓度分布以及Nusselt数和Sherwood数的影响。结果表明：当N〉1时速度V为正,其值随N的增加而增大;当N〈-1.5时,V则先负后正。随着M增大,等温线和等浓度线分布更加密集,传热和传质过程更加明显。     

不同放置角度的建筑装饰材料PMMA的火焰蔓延特性

为揭示建筑装饰材料聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃,PMMA)在不同放置角度下的火焰蔓延特性,通过自主搭建的小尺寸火焰蔓延实验平台,研究了宽3 cm、厚2 mm的PMMA试样在不同放置角度下的火焰蔓延特性. 结果表明,放置角度对PMMA火焰蔓延过程中热解区域及预热区长度影响很大,由15°到30°及由?60°到?75°时(顺流火焰蔓延时放置角度为正,逆流火焰蔓延时放置角度为负),平均火焰倾角增加幅度最大. 顺流火焰蔓延的火焰长度随放置角度增加先略减小后逐渐增加,逆流火焰蔓延的火焰长度随放置角度的绝对值增加而略减小. 放置角度由0°到15°时,顺流火焰蔓延的平均速度呈跃变增长,逆流火焰蔓延的平均速度随放置角度绝对值增加而略降低.     

刮壁浆在槽式釜的传热研究

针对结刮壁搅拌槽壁面的传热提出渗透－对流模型。运用在搅拌浆上安装热电偶的测温方法，考察了刮壁搅拌槽中的温度分布情况，实验结果支持了渗透－对流模型。当Ｒｅ＞１００，Ｒｅ·Ｐｒ＞１０６时，刮壁残余层对壁面传热有明显影响，随着Ｒｅ的进一步提高，刮壁槽壁面的传热系数增加缓慢，关联得到Ｒｅ＜１００，８０００＜Ｐｒ＜１８０００时刮壁槽壁面传热系数的经验关联式。     

Mixed convection heat transfer in porous media in the non-darcy regime

In this study mixed convection heat transfer in a homogeneous porous duct of square cross section in a horizontal orientation is examined. Results from a generalized Forchheimer model are compared with that from the Darcy model. The heat transfer rate and the flow behavior depend on the following parameters: Grashof number, Gr = Q'gβKa/kv², an axial flow pressure drop parameter, ζ = (aK/vμ)dp'/dz', an inertial parameter ξ = mK/a, appearing in the Forccheimer model and the Prandtl number, Pr = C_pμ/k. In the Darcy limit, ξ → 0, the role of the axial flow parameter, λ is reduced to a mere scale factor and the flow behavior is determined by a single parameter, λ = Gr · Pr. Both the Darcy and the Forchheimer models exhibit dual solutions and a hysteresis behavior over a certain range of Gr. Such parametric dependence can be used as an additional tool along with carefully designed experiments to determine the importance of inertial and Prandtl number effects on convective heat transfer in porous media.