空运锂电池ULD集成灭火系统研究

发布时间：2017-08-02 10:18

  本文关键词：空运锂电池ULD集成灭火系统研究

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【摘要】：近年来,由于锂电池火灾而导致的空难事故频发,不断涌现的锂电池空运安全问题引起了民航行业组织及世界各国广泛关注。由于机载哈龙灭火系统无法有效扑灭锂电池火灾,加之联合国和国际民航组织限制哈龙灭火剂的相关要求,因此研究有效的灭火技术、设计合理的灭火系统成为了确保锂电池空运安全的重中之重。本文通过自主搭建的锂电池燃烧爆炸试验平台开展相关实验,对锂离子电池燃烧现象及其相应机理进行了探讨。结合灭火、探测和爆炸防护三个方面,对灭火系统进行单元划分,确定细水雾为集成灭火系统中使用的灭火介质,利用可燃气体型火灾探测器对锂电池火灾进行探测,并将灭火及探测单元集成在ULD中。随后利用可视化建模软件PyroSim建立集成灭火系统仿真模型,针对细水雾参数及安置方案对灭火效果的影响进行仿真分析,确定适用于ULD集成灭火系统的细水雾参数及配置方案。最终对系统集成方案进行设计,形成完整的空运锂电池ULD集成灭火系统。研究结果表明,锂离子电池的火灾爆炸过程可分为初爆和二次燃烧两个关键节点,其火灾风险性与额定容量及电荷状态成正比关系;随着细水雾雾滴直径的减小以及喷雾速度、强度、角度的增大,细水雾的灭火效果逐渐增强;在确保灭火效果并兼顾经济成本的前提下,单一喷头竖直向下喷雾、雾滴直径为100μm、喷雾速度为30m/s、喷雾强度为2 L/min、喷雾角度为60°为最佳的系统配置;可燃气体型火灾探测器可对锂电池火灾提供最为迅速的响应。本研究将灭火系统集成在ULD中,使之能够快速探测和扑灭锂电池火灾,防止火势在货舱中的蔓延。该系统可以在不改变现有飞机灭火系统的情况下,对锂电池进行持续保护,具有成本低、可靠性高、易于操作等特点,可广泛应用于民航飞机的货舱中,并有效的解决了锂电池空运的安全问题。本研究的成果不仅可以为飞机ULD集成灭火系统的设计、实现提供理论及技术支持,同时还可以为目前我国空运危险品尤其是锂电池安全运输管理提供技术指导和决策支持。
【关键词】：锂电池 火灾 集装器 细水雾 灭火系统 数值模拟
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X932
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 研究背景与意义11-13
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 锂电池热失控研究现状分析13-14
• 1.2.2 飞机灭火技术研究现状分析14-15
• 1.3 研究内容和技术路线15-18
• 1.3.1 研究内容15-17
• 1.3.2 技术路线17-18
• 第二章 锂电池燃烧实验及燃爆机理分析18-30
• 2.1 锂电池燃烧实验18-25
• 2.1.1 实验锂电池选择与实验方案18-20
• 2.1.2 锂电池燃烧实验平台设计20-22
• 2.1.3 实验现象及实验结果分析22-25
• 2.2 锂离子电池燃爆机理分析25-28
• 2.2.1 锂离子电池工作原理25-26
• 2.2.2 锂离子电池燃烧爆炸机理26-28
• 2.3 本章小结28-30
• 第三章 空运锂电池灭火系统组成单元分析30-41
• 3.1 灭火系统单元划分及功能要求30-31
• 3.2 锂电池灭火系统组成单元分析31-40
• 3.2.1 灭火单元分析31-34
• 3.2.2 探测报警单元分析34-38
• 3.2.3 货物装载及防护单元分析38-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第四章 基于数值模拟的灭火单元研究41-70
• 4.1 火灾数值模拟软件分析与筛选41-44
• 4.1.1 火灾数值模拟软件41-43
• 4.1.2 FDS与PyroSim软件43-44
• 4.2 细水雾对ULD内锂电池灭火过程数值模拟44-63
• 4.2.1 火灾场景设定44-47
• 4.2.2 细水雾参数对灭火效果的影响分析47-63
• 4.3 细水雾喷头安置方案及灭火单元其他构件的匹配63-68
• 4.3.1 不同喷头安置方案灭火效果分析63-67
• 4.3.2 灭火单元其它构件的匹配67-68
• 4.4 本章小结68-70
• 第五章 锂电池ULD灭火系统集成方案设计70-73
• 5.1 灭火系统集成方案总体布局70-71
• 5.2 集成灭火系统空运操作规程71-72
• 5.3 本章小结72-73
• 第六章 结论与展望73-75
• 6.1 结论73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-81
• 致谢81-82
• 作者简介82

【参考文献】

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本文编号：608779