不同高度处烟颗粒形貌特征和尺度分布

发布时间：2020-02-21 18:14

【摘要】：火灾中产生的烟颗粒严重影响火场人员疏散及灭火救援工作,而且造成严重的大气污染。本研究利用自行搭建的小尺寸实验台,开展不同燃料火灾实验,采集不同高度处烟颗粒样品,利用场发射扫描电镜,观察不同燃料不同高度处的烟颗粒形貌,分析烟颗粒形貌特征及其尺度分布。研究表明,随着采样高度的增加,烟颗粒团聚体逐渐增多且结构越来越蓬松;煤油和柴油燃烧产生的烟颗粒粒径在50~70 nm的范围内。
【图文】：

１１期逡逑郭晨宁等：不同高度处烟颗粒形貌特征和尺度分布逡逑２４７３逡逑热电偶逡逑烟颗粒收集逡逑．隔热石棉板逡逑图１实验装置示意图逡逑Ｆｉｇ．邋１邋Ｔｈｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ｆａｃｉｌｉｔｙ逡逑实验以柴油和煤油为燃料，无水乙醇为引燃物。逡逑每次实验取２０邋ｍＬ的燃料与５邋ｍＬ的无水乙醇于油逡逑池中。实验前关闭实验室的门窗，使其处于静风的逡逑环境中，实验时温度为２５邋°Ｃ，空气湿度为５９％。待逡逑燃料完全燃烧，马上将采集到的烟颗粒收集到采样逡逑盒中，以便做电镜扫描分析。逡逑１．２电镜扫描图片分析逡逑电镜扫描分析是利用型号为ＪＳＭ－５６１０ＬＶ的高逡逑分辨率场发射电镜扫描仪。ＪＳＭ－５６１０ＬＶ电镜扫描仪逡逑由日本电子株式会社生产，其高真空分辨率为３邋ｎｍ、逡逑放大倍数为１８邋Ｘ？３０００００邋Ｘ、加速电压为３０００邋ｋＶ，逡逑输出分辨率为１０２４ｘ７６８的２５６色的ｂｍｐ格式的逡逑ＳＥＭ图像。逡逑火灾实验结束后，利用场发射扫描电子显微镜逡逑观察不同高度处烟颗粒形貌，得到放大倍数为１00逡逑Ｘ、１．５邋ｋＸ、５０邋ｋＸ的ＳＥＭ图像，对不同高度和不同逡逑放大倍数的烟颗粒ＳＥＭ图像进行对比分析，利用图逡逑口直接通过ｅｘｃｅｌ表格储存至电脑。温度采集系统逡逑使用直径为１邋ｍｍ的Ｋ型铠装热电偶，热电偶连接逡逑７０１８数据采集模块，模块收集到的信号通过数据采逡逑集软件采集。热电偶沿油池中心轴向布置，与火源逡逑表面的距离为邋０．２邋ｍ、０．４邋ｍ、０．６邋ｍ、０．８邋ｍ、１．０邋ｉ＿ｎ邋和逡逑１．２邋ｍ。逡逑烟颗粒采集系统采用采样网采集，采样网由１逡逑ｃｍｘｌ邋ｃｍｘＯ．ｌ

式（１）计算可知，煤油燃烧产生的热量为逡逑８．５ｘｌ０８邋Ｊ，，柴油燃烧产生的热量为８．１ｘｌ０８邋Ｊ。由逡逑此可知，煤油燃烧释放的热量大于柴油的，验证了逡逑在火源中心的上方不同氋度，煤油的平均温度大于逡逑柴油的平均温度。逡逑像处理软件测量ＳＥＭ图片上初始粒子的粒径，所选逡逑择的测董对象为边界较为清晰的２００个初始粒子。逡逑２实验结果与讨论逡逑２．１温度与质量变化逡逑根据温度随时间变化的情况，煤油和柴油的温逡逑度发展过程可分为初期增长阶段、稳定燃烧阶段和逡逑衰减阶段［２２１。图２为柴油、煤油燃烧过程中稳定燃逡逑烧阶段的平均温度随高度的变化规律。图３为柴油、逡逑煤油燃烧过程中质量损失随时间的变化规律。逡逑图２平均温度随高度的变化规律逡逑Ｆｉｇ．邋２邋Ａｖｅｒａｇｅ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｃｈａｎｇｅｓ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｈｅｉｇｈｔ逡逑由图２可知，随着火焰高度的增加温度呈下降逡逑趋势，柴油和煤油的变化规律较为相似。相同高度逡逑处，煤油燃烧的温度大于柴油燃烧的温度，这是因逡逑０逦２０逦４０逦６０逦８０邋１００邋１２０邋１４０邋１６０邋１８０邋２００邋２２０逡逑时间／Ｓ逡逑图３质量损失随时间变化规律逡逑Ｆｉｇ．邋３邋Ｍａｓｓ邋ｌｏｓｓ邋ｗｉｔｈ邋ｔｉｍｅ逡逑⑷柴油逡逑（ｂ）煤油逡逑图４不同高度的１００邋Ｘ的烟颗粒ＳＥＭ图像逡逑Ｆｉｇ．邋４邋１００Ｘ邋ＳＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｓａｍｐｌｅｄ邋ｆｒｏｍ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｈｅｉｇｈｔ逡逑６邋２邋８逡逑００／水f壱唬篺夊义

本文编号：2581687