不同边沿高度条件下正庚烷油池火燃烧特性研究
发布时间：2021-06-17 04:38
化石燃料推动了社会文明的发展,作为最重要的化石燃料,石油与现代社会的生产生活都息息相关。然而,石油及其衍生的液体燃料具有易燃易爆等火灾隐患,石油储罐储量大、排列密集的特点更增加了发生火灾的风险性。为了给储罐增容,储罐通常具有较高的侧壁,在未完全灌装时具有较大的边沿高度,会对火灾的燃烧特性产生影响。因此,研究油池的边沿高度对燃烧行为的影响可为石油储罐火灾的防治建立理论基础。本文主要采用实验和FDS数值模拟相结合的方法,探讨了边沿高度对油池火燃烧特性的影响。研究对象主要包括不同边沿高度正庚烷（C7H16）油池火的燃烧速率、火焰形态和辐射特性。为了避免外界环境风的干扰,选择大空间火灾实验厅作为实验场所。实验采用5 cm、10 cm、15 cm和20 cm直径的油池,边沿高度分别设置为0.25、0.5、1、1.5和2倍油池直径,实验中使用液面平衡装置将燃料层厚度维持在3 cm,使用电子天平记录质量损失。使用CCD摄像机记录火焰发展过程,并进一步处理生成火焰概率分布图,选取概率值为0.5的图像边界确定火焰高度。实验结果表明,所有尺寸的燃烧速率均随边沿高度呈现先下降后上升再下降的变化趋势,并分别分...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３油池火燃烧速率尺度效应模型（Ｂ丨ｉｎｏｖ＆Ｋｈｕｄｙａｋｏｖ，?１９６１丨４丨）??
１９６１年，Ｂｌｉｎｏｖ、Ｋｈｕｄｙａｋｏｖ１４］针对０．００３７－２２．９ｍ直径内的多种燃料油池火??进行了一系列实验，并根据各尺度范围油池火主控热反馈机制的不同提出了油池??火燃烧速率的尺度效应模型（式（１），图１．３）：??二?４＾＾１?＋?灸２（７；?一?７；）?＋?＼（７＞４－７；４）（ｌ?—ｅｘｐ（—＜Ｄ））?（１）??等式右侧的三项分别表示传导热反馈、对流热反馈和辐射热反馈。??１９８３年，基于Ｂｌｉｎｏｖ理论基础，１＾１＾３１１５１＜；３５［５］改进了辐射控制段油池火的燃??烧速率模型（式（２）），并证明了该模型对多种液体燃料的适用性：??ｒｉｉ＂?＝?ｍｌ（ｌ－ｅ￣ＫｆｉＤ）?（２）??Ｋｏｓｅｋｉ［６］，?Ｍｕｎｏｚ［７］ｆＰ??也验证了式（２）的适用性。??火焰高度是火焰几何形状最直接的表征。Ｚｕｋ〇Ｓｋｉ［９］提出了平均火焰高度的概??念，即火源上方火焰出现概率降低到５０％处和燃烧表面之间的竖直距离。??ＨｅｓｋｅｓｔａｄＭ］结合了不同燃料、尺度、热释放速率实验的大量火焰高度数据
Ｋｏｓｅｋｉ【１３］使用０．３?ｍ、０．６?ｍ、１?ｍ、２?ｍ、６?ｍ等五种不同直径的油池，用５８－８０根??３２?ｍｍ的Ｋ型热电偶采集了油池上方的温度数据，研究了油池上方火焰的温度??分布情况（图１．５），发现火焰底部的等温线最为密集，较陡的等温线趋势表明从??油池上方的火焰底部向焰心沿着虚线方向发生着强烈的空气卷吸。此外，通过对??比不同尺寸油池的轴线温度，同时发现了油池上方的最大火焰温度为１２００－??１３００?°Ｃ，且最大火焰温度随着油池尺寸的增加而不断升高。??Ａ??０?ｔｏｏ?２００?３００??ＲＡＤＩＡＬ?ＤＩＳＴＡＮＣＥ?（ｃｍ）??图１．５?６１１１直径的油池上方温度分布图〇＜；（＾１４１，１９８８丨１３１）??１．２．２油池火边沿髙度的研宄现状??本文中边沿高度（ｌｉｐｈｅｉｇｈｔ，?；／）是指油池侧壁顶部与燃料液面之间的竖直距??离。上文中提到的Ｂｌｉｎｏｖ和Ｋｈｕｄｙａｋｏｖ［４】的研宄己明确指出边沿高度对油池火燃??烧行为（包括燃烧速率和燃烧模式）影响显著。??在早期研宄阶段，液面平衡装置并未被运用到实验中。边沿高度随着燃料的??消耗动态增加，无法对边沿高度的影响进行量化。在此期间，ＭａｇｍｉＳ［１４］研宄了边??沿高度不断上升情况下的油池火燃烧行为
【参考文献】：
期刊论文
[1]矩形油池火羽流中心线的温度分布[J]. 陈志斌,胡隆华,霍然,彭伟,祝实. 燃烧科学与技术. 2009(03)
[2]Smokeview——理解火灾动力学的可视化方法[J]. 田宏,白锐. 消防技术与产品信息. 2008(11)
[3]大型油罐火灾的热辐射危害特性[J]. 庄磊,陈国庆,孙志友,冯磊,陆守香. 安全与环境学报. 2008(04)
[4]大空间火灾实验厅的建造与初步试验[J]. 霍然,范维澄,袁理明,董华,周允基,方乃刚,何沛霖. 火灾科学. 1998(01)
[5]图象火灾监控中一个新颖的火灾判据[J]. 吴龙标,宋卫国,卢结成. 火灾科学. 1997(02)
[6]浅谈油罐火灾的扑救[J]. 钱伟. 消防科技. 1986(02)
[7]油罐火灾的辐射热及其预测[J]. 迟立发. 消防科技. 1983(02)
硕士论文
[1]火灾羽流直接数值模拟[D]. 邹丽.中国科学技术大学 2010
本文编号：3234487
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３油池火燃烧速率尺度效应模型（Ｂ丨ｉｎｏｖ＆Ｋｈｕｄｙａｋｏｖ，?１９６１丨４丨）??
１９６１年，Ｂｌｉｎｏｖ、Ｋｈｕｄｙａｋｏｖ１４］针对０．００３７－２２．９ｍ直径内的多种燃料油池火??进行了一系列实验，并根据各尺度范围油池火主控热反馈机制的不同提出了油池??火燃烧速率的尺度效应模型（式（１），图１．３）：??二?４＾＾１?＋?灸２（７；?一?７；）?＋?＼（７＞４－７；４）（ｌ?—ｅｘｐ（—＜Ｄ））?（１）??等式右侧的三项分别表示传导热反馈、对流热反馈和辐射热反馈。??１９８３年，基于Ｂｌｉｎｏｖ理论基础，１＾１＾３１１５１＜；３５［５］改进了辐射控制段油池火的燃??烧速率模型（式（２）），并证明了该模型对多种液体燃料的适用性：??ｒｉｉ＂?＝?ｍｌ（ｌ－ｅ￣ＫｆｉＤ）?（２）??Ｋｏｓｅｋｉ［６］，?Ｍｕｎｏｚ［７］ｆＰ??也验证了式（２）的适用性。??火焰高度是火焰几何形状最直接的表征。Ｚｕｋ〇Ｓｋｉ［９］提出了平均火焰高度的概??念，即火源上方火焰出现概率降低到５０％处和燃烧表面之间的竖直距离。??ＨｅｓｋｅｓｔａｄＭ］结合了不同燃料、尺度、热释放速率实验的大量火焰高度数据
Ｋｏｓｅｋｉ【１３］使用０．３?ｍ、０．６?ｍ、１?ｍ、２?ｍ、６?ｍ等五种不同直径的油池，用５８－８０根??３２?ｍｍ的Ｋ型热电偶采集了油池上方的温度数据，研究了油池上方火焰的温度??分布情况（图１．５），发现火焰底部的等温线最为密集，较陡的等温线趋势表明从??油池上方的火焰底部向焰心沿着虚线方向发生着强烈的空气卷吸。此外，通过对??比不同尺寸油池的轴线温度，同时发现了油池上方的最大火焰温度为１２００－??１３００?°Ｃ，且最大火焰温度随着油池尺寸的增加而不断升高。??Ａ??０?ｔｏｏ?２００?３００??ＲＡＤＩＡＬ?ＤＩＳＴＡＮＣＥ?（ｃｍ）??图１．５?６１１１直径的油池上方温度分布图〇＜；（＾１４１，１９８８丨１３１）??１．２．２油池火边沿髙度的研宄现状??本文中边沿高度（ｌｉｐｈｅｉｇｈｔ，?；／）是指油池侧壁顶部与燃料液面之间的竖直距??离。上文中提到的Ｂｌｉｎｏｖ和Ｋｈｕｄｙａｋｏｖ［４】的研宄己明确指出边沿高度对油池火燃??烧行为（包括燃烧速率和燃烧模式）影响显著。??在早期研宄阶段，液面平衡装置并未被运用到实验中。边沿高度随着燃料的??消耗动态增加，无法对边沿高度的影响进行量化。在此期间，ＭａｇｍｉＳ［１４］研宄了边??沿高度不断上升情况下的油池火燃烧行为
【参考文献】：
期刊论文
[1]矩形油池火羽流中心线的温度分布[J]. 陈志斌,胡隆华,霍然,彭伟,祝实. 燃烧科学与技术. 2009(03)
[2]Smokeview——理解火灾动力学的可视化方法[J]. 田宏,白锐. 消防技术与产品信息. 2008(11)
[3]大型油罐火灾的热辐射危害特性[J]. 庄磊,陈国庆,孙志友,冯磊,陆守香. 安全与环境学报. 2008(04)
[4]大空间火灾实验厅的建造与初步试验[J]. 霍然,范维澄,袁理明,董华,周允基,方乃刚,何沛霖. 火灾科学. 1998(01)
[5]图象火灾监控中一个新颖的火灾判据[J]. 吴龙标,宋卫国,卢结成. 火灾科学. 1997(02)
[6]浅谈油罐火灾的扑救[J]. 钱伟. 消防科技. 1986(02)
[7]油罐火灾的辐射热及其预测[J]. 迟立发. 消防科技. 1983(02)
硕士论文
[1]火灾羽流直接数值模拟[D]. 邹丽.中国科学技术大学 2010
本文编号：3234487
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