可燃物熱解與著火特性研究.pdf

1、火災(zāi)是火失去控制蔓延的一種災(zāi)害性燃燒現(xiàn)象,通常包括森林、建筑、油類(lèi)等火災(zāi)以及可燃?xì)夂头蹓m爆炸.而熱解是固體可燃物火災(zāi)行為中最初始的階段,為引發(fā)可燃物的著火以及維持隨后的火蔓延過(guò)程提供必要的氣相和固相環(huán)境.在特定環(huán)境下,熱解也會(huì)對(duì)"燃燒三角"(熱,燃料和氧)中的熱造成較大影響.熱解及其引發(fā)的著火過(guò)程對(duì)火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展起到非常重要的作用,從某種程度上講,對(duì)熱解與著火過(guò)程機(jī)理深入理解,是把握隨后發(fā)生的火災(zāi)蔓延和發(fā)展過(guò)程的關(guān)鍵所在.在對(duì)火災(zāi)的危

2、害、產(chǎn)生機(jī)理簡(jiǎn)要介紹的基礎(chǔ)上,本文對(duì)國(guó)內(nèi)外可燃物的熱解與著火特性研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述,分別對(duì)可燃物的熱解與著火特性試驗(yàn)研究現(xiàn)狀和數(shù)學(xué)模型研究現(xiàn)狀進(jìn)行了比較系統(tǒng)、全面的介紹.并就國(guó)內(nèi)外學(xué)者在這方面研究工作不足進(jìn)行了闡述.針對(duì)已有研究工作的不足,為了對(duì)可燃物熱解與著火特性有較深入的了解,本文首先參考錐形量熱計(jì)的運(yùn)行原理,設(shè)計(jì)、搭建了可燃物熱解與著火特性試驗(yàn)臺(tái),該臺(tái)架的優(yōu)點(diǎn)在于所有試驗(yàn)?zāi)茉诿芊馇覛夥湛煽氐臈l件下進(jìn)行,而且能夠?qū)咏饒?chǎng)實(shí)際可燃尺

3、寸的較大樣品進(jìn)行測(cè)試.本文以常見(jiàn)典型可燃物(木材)為研究對(duì)象,對(duì)其熱解與著火過(guò)程進(jìn)行了試驗(yàn)研究,得到了材料的表面溫度和中間溫度的動(dòng)態(tài)變化,測(cè)量了材料的質(zhì)量損失速率,并分析了外界輻射熱流、材料種類(lèi)、含水率、尺寸大小、木材的紋理方向以及試驗(yàn)中的氣體成分對(duì)熱解與著火行為的影響.試驗(yàn)結(jié)果表明,這些物理參數(shù)依據(jù)不同的機(jī)理,對(duì)材料的熱解過(guò)程及隨后的著火過(guò)程都有較大影響.同時(shí)本文還分析了著火過(guò)程中的兩個(gè)重要的表征參數(shù):著火時(shí)間和著火溫度,在此基礎(chǔ)上對(duì)

4、臨界輻射熱流這個(gè)火災(zāi)危險(xiǎn)參數(shù)進(jìn)行了討論.為了能在機(jī)理上把握木材的熱解行為,在上述試驗(yàn)結(jié)果和前人研究基礎(chǔ)上,對(duì)典型木材的熱解過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬.模型采用了一階阿侖尼烏斯熱解動(dòng)力學(xué),考慮了固體內(nèi)部瞬間熱傳導(dǎo)、對(duì)流傳熱、熱解過(guò)程的熱效應(yīng),水分和揮發(fā)分流動(dòng)等重要過(guò)程,模型揭示了熱解木材中的溫度、失重率和水分變化等一系列重要特性.計(jì)算得出的結(jié)果與試驗(yàn)吻合較好.通過(guò)對(duì)不同輻射熱流、不同含水率、不同厚度和不同密度下的木材可燃物熱解的模擬計(jì)算,預(yù)測(cè)了木