飞机货舱锂电池火灾气体探测技术研究

发布时间：2017-10-09 08:26

  本文关键词：飞机货舱锂电池火灾气体探测技术研究

  更多相关文章： 锂电池 火灾 货舱 气体探测 模拟仿真

【摘要】：随着锂电池越来越广泛地应用于生产生活的各个领域,锂电池的航空运输也呈现出日益增长的趋势。世界各国民航组织为了保障锂电池空运过程的安全性均加大了对锂电池的研究力度,以避免不安全事件或事故的发生。现有感烟火灾探测器由于误报率高、报警时间较长等缺点不能对飞机货舱锂电池火灾实现有效探测,因此选取合理适用的火灾探测技术变得尤为重要。通过自主设计改造的锂离子电池燃烧实验平台对18650型锂离子电池燃烧特性进行实验研究,收集并测定电池热失控情况下释放气体的成分和浓度。选取释放气体中的一氧化碳和甲烷气体作为探测飞机货舱锂离子电池火灾的标准气体,结合气体特性和相应气体探测器工作原理,制定出通过探测一氧化碳和甲烷气体实现对飞机货舱锂离子电池火灾的探测方案。利用PyroSim建立空客A320型飞机主货舱火灾仿真模型,对气体探测效果进行模拟仿真。之后利用中尺度实验平台对气体探测方案进行实验验证,最终确定作为飞机货舱锂离子电池火灾的探测方案。实验结果表明锂离子电池燃烧过程主要分为两个阶段,分别为初爆响应阶段和二次燃爆阶段;相同气体置换条件下初爆响应温度随电荷状态的增加而降低,而在相同电荷状态下氦气置换后的电池初爆响应温度要低于未置换的情况;释放气体中一氧化碳和甲烷生成量较大,可作为早期火灾探测的标志量;模拟仿真得到一氧化碳气体探测器的报警时间为40s,报警浓度为1150ppm,甲烷气体探测器报警时间为51s,报警浓度为1569ppm,感烟火灾探测器报警时间为63s;中尺度平台验证实验中,一氧化碳气体探测器报警时间为43s,报警浓度为1078ppm,甲烷气体探测器报警时间为53s,报警浓度为1256ppm,与模拟仿真结果相差不大;一氧化碳和甲烷相结合的气体探测方案能够满足锂电池火灾探测需求。本文针对锂离子电池的气体释放特性,将火灾气体探测技术应用到飞机货舱中以达到在60s时间内探测到锂电池火灾的目的,为后续及时扑灭火灾提供便利。该种气体探测技术不仅能够及时有效地探测到飞机货舱锂电池火灾,同时也避免了感烟探测器误报率高的缺点,具有较强的针对性和适用性。
【关键词】：锂电池 火灾 货舱 气体探测 模拟仿真
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V244.12
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国外研究现状11-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 本文研究内容14-15
• 1.4 技术路线图15-17
• 第二章 锂电池火灾气体释放机理分析与实验测定17-26
• 2.1 锂电池火灾气体释放机理分析17-19
• 2.2 锂离子电池火灾气体释放规律实验测定19-25
• 2.2.1 实验方案20
• 2.2.2 实验平台设计20-23
• 2.2.3 实验现象及结果分析23-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 锂离子电池火灾气体探测技术分析26-34
• 3.1 基于锂离子电池火灾气体释放规律的气体探测方法分析26-29
• 3.2 气体探测技术类型及原理分析29-33
• 3.2.1 催化燃烧式气体探测器29-30
• 3.2.2 电化学式气体探测器30
• 3.2.3 半导体式气体探测器30-31
• 3.2.4 红外式气体探测器31-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第四章 飞机货舱锂电池火灾气体探测仿真与实验34-46
• 4.1 探测方案设计34
• 4.2 气体探测仿真34-42
• 4.2.1 火灾场景设定35-38
• 4.2.2 气体探测仿真结果分析38-42
• 4.3 实验验证42-44
• 4.3.1 中尺度实验平台设计42-43
• 4.3.2 实验过程及结果分析43-44
• 4.4 本章小结44-46
• 第五章 结论与展望46-48
• 5.1 结论46-47
• 5.2 展望47-48
• 参考文献48-53
• 致谢53-54
• 作者简介54

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本文编号：999156