若干哈龍?zhí)娲镆种铺細浠鹧娴臋C理研究.pdf

1、清潔高效滅火是火災(zāi)研究中的一項基礎(chǔ)、重要的研究課題。哈龍1301滅火劑由于破壞地球臭氧層而在地面上被禁止生產(chǎn)和使用，針對撲滅飛機貨艙火災(zāi)，哈龍1301目前仍然被允許使用，但尋找新型哈龍?zhí)娲鷾缁饎┮约鞍l(fā)展相應(yīng)的詳細反應(yīng)機理勢在必行。本文對若干潛在的哈龍?zhí)娲铮琀FC-125(C2HF5)、Novec-1230(C6F12O)、2-BTP(C3H2F3Br)、HCFC-123(C2HF3Cl2)以及細水霧(H2O)對碳氫火焰的抑制作用開展了

2、系統(tǒng)的實驗和模擬研究。
　　層流火焰?zhèn)鞑ニ俣群拖ɑ鹄炻适侵匾幕鹧婧暧^參數(shù)，其與燃料在給定溫度、壓力、當量比等條件下的化學(xué)反應(yīng)活性、輸運特性和燃燒熱釋放速率等密切相關(guān)，因此層流火焰?zhèn)鞑ニ俣群拖ɑ鹄炻时粡V泛的應(yīng)用于驗證化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型，同時也是評價火焰抑制劑滅火性能的重要指標。為實現(xiàn)對層流火焰速度和熄火拉伸率的精確測量，本文發(fā)展了一套結(jié)合粒子圖像測速(PIV)技術(shù)的對沖火焰實驗裝置，并利用該裝置開展了廣闊當量比和抑制劑添加量范

3、圍內(nèi)的碳氫火焰的傳播特性、火焰形態(tài)、矢量速度流場以及熄火極限的研究。
　　在層流預(yù)混火焰中，利用PIV技術(shù)測量二維平面對沖流火焰流場，研究了水霧液滴和平面火焰的相互作用以及矢量速度流場特性。通過提取對沖流場沿滯止流線的軸向速度，獲取了對沖火焰的兩個重要參數(shù)—參考火焰速度和當?shù)乩炻?。采用新發(fā)展的計算輔助的非線性外推法獲得無拉伸的層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?。在層流擴散火焰中，通過逐漸逼近法測量不同抑制劑添加的甲烷和丙烷火焰的熄滅極限，分析對比

4、了抑制劑在預(yù)混和擴散火焰中的抑制性能。
　　在模擬研究方面，本工作構(gòu)建了一組用于模擬四種哈龍?zhí)娲鷾缁饎┮种铺細浠鹧娴脑敿毣瘜W(xué)反應(yīng)機理，并采用本文的實驗數(shù)據(jù)對其進行了驗證，對哈龍?zhí)娲镆种铺細浠鹧娴膶恿骰鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣群拖ɑ饦O限進行了數(shù)值模擬。為了深入分析抑制劑在貧燃和富燃條件下抑制作用差異產(chǎn)生的原因，對與層流火焰?zhèn)鞑ニ俣让芮邢嚓P(guān)的鏈載體自由基濃度最大值和平衡態(tài)值展開模擬，并對若干主反應(yīng)進行敏感性分析。
　　通過對H2O分子抑制作

5、用下合成氣/空氣預(yù)混火焰的傳播特性研究發(fā)現(xiàn)，低H2/CO比合成氣火焰的傳播速度隨著H2O添加呈非單調(diào)變化特征。通過解耦H2O的物理和化學(xué)抑制效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，在低H2/CO比合成氣火焰中H2O的化學(xué)效應(yīng)提高火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊淖饔谩?br>　　新型鹵化烴滅火劑的火焰抑制效力對混合可燃氣的當量比和抑制劑添加量有著強烈的依賴關(guān)系，其中Novec1230，HFC-125和2-BTP在一定韻貧燃條件下觀察到增強燃燒行為。低于惰性濃度添加量的Novec1230

6、在甲烷/空氣火焰中的抑制和增強燃燒的臨界當量比在0.63＜Φ＜0.68之間。對于添加HFC-125的甲烷/空氣和丙烷/空氣預(yù)混火焰，在Φ=0.6和添加量Xa=0.02條件下，抑制劑對層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊奶罡哌_20％。
　　在貧燃條件下，2-BTP添加的甲烷/空氣火焰?zhèn)鞑ニ俣日宫F(xiàn)出“馬鞍形”曲線特征:低添加量時降低，中等添加量緩慢升高，進一步增加添加量則再次降低。在非貧燃條件下，添加哈龍?zhí)娲种苿╋@著的降低了層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?，在?/p>

7、=1.0時，抑制性力強弱排序為:2-BTP＞HCFC-123＞HFC-125。在甲烷和丙烷擴散火焰中，添加不同抑制劑的火焰抗熄火能力的比較結(jié)果表明，抑制劑在擴散火焰中的抑制效力同其在預(yù)混火焰中表現(xiàn)相一致。
　　對哈龍?zhí)娲种苿┰谔細浠鹧嬷械淖饔梅绞窖芯堪l(fā)現(xiàn)，Novec1230和HFC-125通過自由基捕獲反應(yīng)來降低反應(yīng)中的自由基濃度，而2-BTP和HCFC-123則是通過自由基催化重整循環(huán)來抑制火焰的反應(yīng)活性。添加抑制劑導(dǎo)致火焰絕