可燃物熱解與著火特性研究.pdf

1、火災(zāi)是火失去控制蔓延的一種災(zāi)害性燃燒現(xiàn)象,通常包括森林、建筑、油類等火災(zāi)以及可燃氣和粉塵爆炸.而熱解是固體可燃物火災(zāi)行為中最初始的階段,為引發(fā)可燃物的著火以及維持隨后的火蔓延過程提供必要的氣相和固相環(huán)境.在特定環(huán)境下,熱解也會對"燃燒三角"(熱,燃料和氧)中的熱造成較大影響.熱解及其引發(fā)的著火過程對火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展起到非常重要的作用,從某種程度上講,對熱解與著火過程機理深入理解,是把握隨后發(fā)生的火災(zāi)蔓延和發(fā)展過程的關(guān)鍵所在.在對火災(zāi)的危

2、害、產(chǎn)生機理簡要介紹的基礎(chǔ)上,本文對國內(nèi)外可燃物的熱解與著火特性研究現(xiàn)狀進行了綜述,分別對可燃物的熱解與著火特性試驗研究現(xiàn)狀和數(shù)學(xué)模型研究現(xiàn)狀進行了比較系統(tǒng)、全面的介紹.并就國內(nèi)外學(xué)者在這方面研究工作不足進行了闡述.針對已有研究工作的不足,為了對可燃物熱解與著火特性有較深入的了解,本文首先參考錐形量熱計的運行原理,設(shè)計、搭建了可燃物熱解與著火特性試驗臺,該臺架的優(yōu)點在于所有試驗?zāi)茉诿芊馇覛夥湛煽氐臈l件下進行,而且能夠?qū)咏饒鰧嶋H可燃尺

3、寸的較大樣品進行測試.本文以常見典型可燃物(木材)為研究對象,對其熱解與著火過程進行了試驗研究,得到了材料的表面溫度和中間溫度的動態(tài)變化,測量了材料的質(zhì)量損失速率,并分析了外界輻射熱流、材料種類、含水率、尺寸大小、木材的紋理方向以及試驗中的氣體成分對熱解與著火行為的影響.試驗結(jié)果表明,這些物理參數(shù)依據(jù)不同的機理,對材料的熱解過程及隨后的著火過程都有較大影響.同時本文還分析了著火過程中的兩個重要的表征參數(shù):著火時間和著火溫度,在此基礎(chǔ)上對

4、臨界輻射熱流這個火災(zāi)危險參數(shù)進行了討論.為了能在機理上把握木材的熱解行為,在上述試驗結(jié)果和前人研究基礎(chǔ)上,對典型木材的熱解過程進行了數(shù)值模擬.模型采用了一階阿侖尼烏斯熱解動力學(xué),考慮了固體內(nèi)部瞬間熱傳導(dǎo)、對流傳熱、熱解過程的熱效應(yīng),水分和揮發(fā)分流動等重要過程,模型揭示了熱解木材中的溫度、失重率和水分變化等一系列重要特性.計算得出的結(jié)果與試驗吻合較好.通過對不同輻射熱流、不同含水率、不同厚度和不同密度下的木材可燃物熱解的模擬計算,預(yù)測了木