棉花火灾特性实验研究

发布时间：2020-08-09 00:39

【摘要】：棉花是一种重要的经济作物,在国民生产生活中具有不可代替的作用。近些年来,随着棉花种植业的快速发展以及棉花市场需求的不断增加,棉花在储存过程中的安全防护就成为了一项具有极其重要现实意义的工作。据统计,近年来我国几乎每年都会发生重大的棉花储存库火灾,严重威胁着人民群众生命安全的同时也造成了不可估量经济损失。通过文献调研及棉花的燃烧特性分析,确定了本文的主要研究内容如下:(1)棉花阴燃的产生条件。棉花在储存过程中,既有可能在外部火源引燃的情况下发生阴燃,也可能在高温潮湿的环境中,因为自身的化学反应放出热量导致内部发生自燃而发生阴燃现象。为此本文模拟不同的棉花储存条件,通过实验研究得到棉花储存时发生阴燃的高危环境条件。(2)影响棉花阴燃的因素。我们选取了中国储备棉集团在山东及河北的棉花储存仓库的棉包作为实验样品。为探究不同因素(含水率、风速、密度及不同引火源)对棉花阴燃现象的影响,我们既选取了仓储棉花库中的标准制品棉包,也制作了适当尺寸大小的各种棉包样品。实验研究了不同的因素对棉花的燃烧速率及温度变化的影响,以期为棉花火灾的原因调查提供依据。(3)针对棉花储存仓库堆放特点,选取一定数量的棉包进行棉包的热释放速率测试研究。在多次的棉花火灾调查中发现,棉花火灾现场会出现大火蔓延现象,这与我们预想当中的棉花阴燃过程并不一致,因此实验中按照棉花库中的“井”字型排放方式将棉包依次码垛,并利用多路并联量热系统对棉包燃烧热释放速率进行计算。(4)根据现有的不同棉花包装方式(钢丝包扎、塑钢带包扎),探究棉包的崩包条件及不同包扎方式下棉包崩包的特点。由于钢丝捆扎方式的棉包在运输储存的过程中易造成摩擦起火,现行的包装规范中只允许塑钢带捆扎方式。虽然塑钢带包扎方式下的棉包在运输中不会发生摩擦起火,但一旦发生火灾状况,塑钢带包扎方式极易发生崩包的危险,因此实验研究了塑钢带材料的断裂条件,获得了塑钢带断裂相应的拉力及温度要求。同时,针对两种不同的捆扎带方式,实验对比了其棉包发生火灾后的棉花燃烧特性,获得了不同包扎方式对于棉包燃烧危险性影响。本文通过研究棉花储存时的燃烧产生条件,以及棉花燃烧后的危险性分析,研究得到了棉花储存时的危险条件。针对现有的棉花储存情况,提出了相应的安全管理建议及整改措施,也为棉花火灾的探测识别奠定了基础。
【学位授予单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TS102.211;X932
【图文】：

含水仪,棉纱,棉花

定：棉花公定回潮率为８．５％，棉花最高限回潮率为１０．５％。［４２］逡逑棉花含水率可以采用棉纱含水仪测量，本研究采用海丰电子ＨＦ－ＭＳ２型棉纱含水逡逑仪（图２－丨），测量范围为５％？４０％。逡逑１］逦；邋１，逡逑ｍ％逡逑图２－邋１棉纱含水仪逡逑Ｆｉｇ２－１邋Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ邋ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ邋ｆｏｒ邋ｍｏｉｓｔｕｒｅ邋ｃｏｎｔｅｎｔ邋ｏｆ邋ｃｏｔｔｏｎ逡逑棉花含水率由棉花所处环境的温度及湿度决定，为得到不同含水率棉花，采用高逡逑低温交变热实验箱对棉花样品进行状态调节。逡逑８逡逑

孔隙分布,小型风机

３；邋ｈｅ为燃料的燃烧值，ｋＪ／ｋｇ；邋ｒｉｉ为燃料的质量燃烧速率，ｋｇ／ｓ。逡逑本研宄使用小型风机（图２－２）来调节实验过程中的风速。逡逑丨邋ｌｉｉｌｉｌｌＴｆｉｎｉｉＷｌｉｉｌｌＢＷＩＰＦｉｒｉｉＷＷＷＩＩｌｉｉｊＰＴｌｌＷＷｎｉｉｉｉ逡逑图２－２小型风机逡逑Ｆｉｇ２－２邋Ｆａｎ逡逑２．４．３孔隙率和密度逡逑孔隙率是固体燃料内部空隙的体积占燃料总体积的百分数。孔隙特征是指燃料的逡逑孔隙分布情况以及孔隙的粗细程度、是否相连通等特征，燃料孔隙率的大小直接反映逡逑了燃料的致密程度［４４］。致密成型燃料不同，孔隙率的大小也不同，孔隙的特征也不一逡逑样，因此对燃料燃烧性能的影响也不同。由公式（２－８）可知，相同材质的物品，其密逡逑度越大而孔隙率自然也越小。常见的对燃料孔隙率的测定用水和汞进行。由于棉花本逡逑身的特性，无法用常规的方法测出其孔隙率，因此本研究采用控制其密度的方法代替。逡逑ｐ邋＝邋ＸｆｉｚＹ邋ｘ邋１００0／0邋＝逦Ｘ邋１００0／0逦（２－８）逡逑式中，Ｖ。为材料在自然状态下的体积，或称表观体积，ｍ３；邋ｖ为材料的绝对密实逡逑体积，ｍ３；邋ｐＱ％材料表观密度，ｋｇ／ｍ３；邋ｐ为材料密度，ｋｇ／ｍ３。逡逑９逡逑

铁皮,集装箱

引火源对棉花燃烧的影响。逡逑针对于各种因素影响下的棉花燃烧实验，本研究建造了外形为６ｍＸ２．５ｍＸ３ｍ的逡逑封闭式铁皮集装箱（图２－３）来模拟仓储环境进行实验。逡逑１１１．邋’；：逡逑图２－３封闭式铁皮集装箱逡逑Ｆｉｇ２－３邋Ｃｌｏｓｅｄ邋ｃｏｎｔａｉｎｅｒ逡逑２．５捆扎带断裂因素逡逑塑钢带是由聚合物缩聚而成，在加载拉力的情况下塑钢带会被拉长，达到极限长逡逑度后被拉断。温度升高会加速打包带断裂。用塑钢带捆扎的棉包在塑钢带断裂后会出逡逑现崩包，棉花孔隙率变大，火灾发展速率加快，危险性进一步加大。［４５］逡逑塑钢带的特征参数有断裂强力、断裂伸长率、抗老化力等。断裂强力是指在规定逡逑条件下进行的拉伸实验过程中，试样被拉断记录的最大力。断裂伸长率是指试样在拉逡逑断时的位移值与原长的比值，以百分比（％）表示。抗老化力是指试件抗老化的能力。逡逑棉包拉力在棉包压缩打包过程中形成，在仓储条件下基本保持稳定［４６］。逡逑２．６实验测量参数逡逑２．６．１燃烧速率逡逑燃烧速率的严格定义是化学反应时燃料的质量消耗速率。对于固体的有焰燃烧燃逡逑烧速率近似地指凝聚相燃料的质量损失速率。但是质量损失速率和燃烧速率并不一定逡逑相等。逡逑ｍＦ邋－邋ｍＦＲ邋＋邋ｍＦ；／邋＋邋ｒｈＦｉＵ逦（２－９）逡逑式中的卩为燃料质量损失速率，为燃料燃烧速率，为燃料的惰性气体释放逡逑速率，为火焰中未燃的燃料气体的产生速率在棉花的阴燃过程中，质量损失逡逑１０逡逑

【相似文献】