灭火泡沫相变传热模型与机理分析研究
发布时间：2022-01-11 20:52
泡沫灭火剂是扑救油类火灾的重要手段,其灭火性能与人民生命财产安全的关系十分密切,所以对泡沫灭火剂性能的研究显然具有重大意义。目前,针对泡沫灭火剂性能进行的实验研究工作较为丰富,实验对象包括气液两相泡沫与气液固三相泡沫,实验研究内容涵盖灭火泡沫的发泡性能、流动性、静置稳定性、热稳定性和隔热性能等方面。但针对灭火泡沫传热提出的数值模型目前鲜有报道。本文首先对泡沫灭火剂的分类和研究现状进行了分析总结,然后把针对固态闭孔泡沫传热提出的研究思路引入到对气液泡沫传热问题的分析中,同时考虑到气液泡沫传热区别于固体泡沫传热的蒸发相变现象和吸热膨胀现象,忽略了细微的泡沫腔体内部对流传热的影响,利用Stefan边界条件把气液两相泡沫的蒸发问题视为移动边界的几何问题,从而构建起气液两相泡沫的导热-热辐射-蒸发传热模型。而后,在气液两相泡沫传热模型的基础上考虑纳米颗粒弥散对灭火泡沫热物性参数的影响以及模型整体传热机理的改变作用,从而将气液两相泡沫传热模型拓展为气液固三相泡沫的导热-热辐射-蒸发传热模型。经过研究发现:初始气相体积分数越大、顶部加热温度越高则两种泡沫层的热稳定性与隔热性能越弱,而泡沫层的初始高度...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气液两相泡沫内部结构示意图
哈尔滨工业大硕士学位论文9百分比约为0.74[44]；而气液泡沫却可以发生不同程度的变形，所以气液泡沫并不存在最密集堆积的体积百分比上限。当g>0.99时，气泡已发生严重的变形，绝大部分呈现复杂的多面体结构，此时被称为干泡沫。图2-2泡沫形态与气相体积分数关系示意图2.2气液两相泡沫传热模型的研究思路气液两相泡沫传热模型是气液固三相泡沫传热模型的基础，建立起合适的两相传热模型显然具有十分重要的意义。经过分析，气液泡沫和固体闭孔泡沫有如下的共同点:(1)气液泡沫和固体闭孔泡沫都是热辐射的参与性介质。(2)气液泡沫和固体闭孔泡沫的腔体直径都比较小，腔体内部的气相对流传热可以忽略，仅需考虑固相和气相的导热。(3)气液泡沫和固体闭孔泡沫的组成和结构十分类似。如之前所述，气液泡沫的液相由壁面(也有的文献称之为液膜)、Plateau通道和交汇点组成，气相被分隔束缚在液相中；固体闭孔泡沫的固相由壁面(wall)、柱体(strut)和交汇点(intersection)组成，气相也被分隔束缚在固相中。它们之间可以互相类比，区别在于气液泡沫的液相中存在不同程度的液体渗流现象，而固体闭孔泡沫的固相中完全不发生类似的现象。图2-3气液两相泡沫传热模型建立思路图可见气液泡沫和固体闭孔泡沫十分类似，借鉴固体闭孔泡沫传热的理论建立气液泡沫的传热模型是可行的思路。但是有一点需要注意：只有固体闭孔泡沫的
哈尔滨工业大硕士学位论文9百分比约为0.74[44]；而气液泡沫却可以发生不同程度的变形，所以气液泡沫并不存在最密集堆积的体积百分比上限。当g>0.99时，气泡已发生严重的变形，绝大部分呈现复杂的多面体结构，此时被称为干泡沫。图2-2泡沫形态与气相体积分数关系示意图2.2气液两相泡沫传热模型的研究思路气液两相泡沫传热模型是气液固三相泡沫传热模型的基础，建立起合适的两相传热模型显然具有十分重要的意义。经过分析，气液泡沫和固体闭孔泡沫有如下的共同点:(1)气液泡沫和固体闭孔泡沫都是热辐射的参与性介质。(2)气液泡沫和固体闭孔泡沫的腔体直径都比较小，腔体内部的气相对流传热可以忽略，仅需考虑固相和气相的导热。(3)气液泡沫和固体闭孔泡沫的组成和结构十分类似。如之前所述，气液泡沫的液相由壁面(也有的文献称之为液膜)、Plateau通道和交汇点组成，气相被分隔束缚在液相中；固体闭孔泡沫的固相由壁面(wall)、柱体(strut)和交汇点(intersection)组成，气相也被分隔束缚在固相中。它们之间可以互相类比，区别在于气液泡沫的液相中存在不同程度的液体渗流现象，而固体闭孔泡沫的固相中完全不发生类似的现象。图2-3气液两相泡沫传热模型建立思路图可见气液泡沫和固体闭孔泡沫十分类似，借鉴固体闭孔泡沫传热的理论建立气液泡沫的传热模型是可行的思路。但是有一点需要注意：只有固体闭孔泡沫的
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型油罐火灾爆炸危害范围研究[J]. 陈利琼,冯雨翔,宋利强,李京,马赫. 中国安全生产科学技术. 2018(01)
[2]黄原胶对空心微珠三相泡沫性能的影响[J]. 陈伟红,唐宝华,郑迪莎. 消防科学与技术. 2016(07)
[3]不同粒径二氧化硅对抗醇泡沫灭火剂性能影响实验研究[J]. 傅柄棋,唐宝华. 消防科学与技术. 2016(03)
[4]防灭火三相泡沫流体特性及油面铺展性能研究[J]. 蒋新生,翟琰,尤杨,徐建楠,冯军. 中国安全科学学报. 2016(02)
[5]复配超细粉体三相泡沫的制备与稳定性研究[J]. 蒋新生,翟琰,徐建楠,冯军,尤杨. 中国安全生产科学技术. 2016(01)
[6]超细粉体三相泡沫灭火剂热稳定性研究[J]. 蒋新生,翟琰,尤杨,徐建楠,冯军. 中国安全科学学报. 2015(12)
[7]气凝胶纳米多孔材料传热计算模型研究进展[J]. 何雅玲,谢涛. 科学通报. 2015(02)
[8]我国火灾统计数据分析[J]. 傅智敏. 安全与环境学报. 2014(06)
[9]粉体对泡沫灭火剂发泡能力和热稳定性影响研究[J]. 唐宝华,陈伟红,杨双华,张媛媛,徐国涵,杨治成,张文灿. 辽宁化工. 2014(09)
[10]三相泡沫灭火剂性能及应用研究进展[J]. 郑迪莎,唐宝华,李本利,傅炳棋. 防灾科技学院学报. 2014(02)
博士论文
[1]强化油品抗烧三相泡沫灭火剂开发及性能研究[D]. 唐宝华.河北工业大学 2016
[2]防治煤炭自燃的无机固化泡沫及特性研究[D]. 鲁义.中国矿业大学 2015
本文编号：3583443
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气液两相泡沫内部结构示意图
哈尔滨工业大硕士学位论文9百分比约为0.74[44]；而气液泡沫却可以发生不同程度的变形，所以气液泡沫并不存在最密集堆积的体积百分比上限。当g>0.99时，气泡已发生严重的变形，绝大部分呈现复杂的多面体结构，此时被称为干泡沫。图2-2泡沫形态与气相体积分数关系示意图2.2气液两相泡沫传热模型的研究思路气液两相泡沫传热模型是气液固三相泡沫传热模型的基础，建立起合适的两相传热模型显然具有十分重要的意义。经过分析，气液泡沫和固体闭孔泡沫有如下的共同点:(1)气液泡沫和固体闭孔泡沫都是热辐射的参与性介质。(2)气液泡沫和固体闭孔泡沫的腔体直径都比较小，腔体内部的气相对流传热可以忽略，仅需考虑固相和气相的导热。(3)气液泡沫和固体闭孔泡沫的组成和结构十分类似。如之前所述，气液泡沫的液相由壁面(也有的文献称之为液膜)、Plateau通道和交汇点组成，气相被分隔束缚在液相中；固体闭孔泡沫的固相由壁面(wall)、柱体(strut)和交汇点(intersection)组成，气相也被分隔束缚在固相中。它们之间可以互相类比，区别在于气液泡沫的液相中存在不同程度的液体渗流现象，而固体闭孔泡沫的固相中完全不发生类似的现象。图2-3气液两相泡沫传热模型建立思路图可见气液泡沫和固体闭孔泡沫十分类似，借鉴固体闭孔泡沫传热的理论建立气液泡沫的传热模型是可行的思路。但是有一点需要注意：只有固体闭孔泡沫的
哈尔滨工业大硕士学位论文9百分比约为0.74[44]；而气液泡沫却可以发生不同程度的变形，所以气液泡沫并不存在最密集堆积的体积百分比上限。当g>0.99时，气泡已发生严重的变形，绝大部分呈现复杂的多面体结构，此时被称为干泡沫。图2-2泡沫形态与气相体积分数关系示意图2.2气液两相泡沫传热模型的研究思路气液两相泡沫传热模型是气液固三相泡沫传热模型的基础，建立起合适的两相传热模型显然具有十分重要的意义。经过分析，气液泡沫和固体闭孔泡沫有如下的共同点:(1)气液泡沫和固体闭孔泡沫都是热辐射的参与性介质。(2)气液泡沫和固体闭孔泡沫的腔体直径都比较小，腔体内部的气相对流传热可以忽略，仅需考虑固相和气相的导热。(3)气液泡沫和固体闭孔泡沫的组成和结构十分类似。如之前所述，气液泡沫的液相由壁面(也有的文献称之为液膜)、Plateau通道和交汇点组成，气相被分隔束缚在液相中；固体闭孔泡沫的固相由壁面(wall)、柱体(strut)和交汇点(intersection)组成，气相也被分隔束缚在固相中。它们之间可以互相类比，区别在于气液泡沫的液相中存在不同程度的液体渗流现象，而固体闭孔泡沫的固相中完全不发生类似的现象。图2-3气液两相泡沫传热模型建立思路图可见气液泡沫和固体闭孔泡沫十分类似，借鉴固体闭孔泡沫传热的理论建立气液泡沫的传热模型是可行的思路。但是有一点需要注意：只有固体闭孔泡沫的
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型油罐火灾爆炸危害范围研究[J]. 陈利琼,冯雨翔,宋利强,李京,马赫. 中国安全生产科学技术. 2018(01)
[2]黄原胶对空心微珠三相泡沫性能的影响[J]. 陈伟红,唐宝华,郑迪莎. 消防科学与技术. 2016(07)
[3]不同粒径二氧化硅对抗醇泡沫灭火剂性能影响实验研究[J]. 傅柄棋,唐宝华. 消防科学与技术. 2016(03)
[4]防灭火三相泡沫流体特性及油面铺展性能研究[J]. 蒋新生,翟琰,尤杨,徐建楠,冯军. 中国安全科学学报. 2016(02)
[5]复配超细粉体三相泡沫的制备与稳定性研究[J]. 蒋新生,翟琰,徐建楠,冯军,尤杨. 中国安全生产科学技术. 2016(01)
[6]超细粉体三相泡沫灭火剂热稳定性研究[J]. 蒋新生,翟琰,尤杨,徐建楠,冯军. 中国安全科学学报. 2015(12)
[7]气凝胶纳米多孔材料传热计算模型研究进展[J]. 何雅玲,谢涛. 科学通报. 2015(02)
[8]我国火灾统计数据分析[J]. 傅智敏. 安全与环境学报. 2014(06)
[9]粉体对泡沫灭火剂发泡能力和热稳定性影响研究[J]. 唐宝华,陈伟红,杨双华,张媛媛,徐国涵,杨治成,张文灿. 辽宁化工. 2014(09)
[10]三相泡沫灭火剂性能及应用研究进展[J]. 郑迪莎,唐宝华,李本利,傅炳棋. 防灾科技学院学报. 2014(02)
博士论文
[1]强化油品抗烧三相泡沫灭火剂开发及性能研究[D]. 唐宝华.河北工业大学 2016
[2]防治煤炭自燃的无机固化泡沫及特性研究[D]. 鲁义.中国矿业大学 2015
本文编号：3583443
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