液氮抑制32650型磷酸铁锂电池组热失控传播特性试验研究

文章从磷酸铁锂电池组热失控危险特性出发,通过试验研究32650型磷酸铁锂电池单体热失控特征及其电池组间热失控传播过程。探究利用液氮喷淋阻断电池组间热失控传播,分析液氮对磷酸铁锂电池的防灭火效能。结果表明:单体锂电池热失控可划分为被动加热、安全阀泄压、自反应、喷射火、明火熄灭等5个阶段,单体电池温度变化曲线呈倒“V”形。液氮可有效阻断电池组间的热失控传播,能够大幅降低喷射火阶段的电池峰值温度。且喷淋时间越长,阻止电池组热失控传播越明显。30 s液氮喷淋条件下,除电池A1外,其他电池未进入安全阀泄压阶段。

基于改进经验模态分解和混合深度学习模型的风速预测

准确的风速预测对风电消纳和电力系统的稳定运行具有重要意义。提出将改进的自适应噪声完全集合经验模态分解(ICEEMDAN)方法和混合深度学习模型相结合以提高风速预测准确性。首先,采用ICEEMDAN分解方法提取复杂风速序列中不同频率特征;其次,针对不同频率特征构建时间卷积网络(TCN)-门控循环单元神经网络(GRU)模型,获取长期时序信息并对各特征序列进行预测;最后,加权集成每个特征序列的预测值作为最终结果。实验结果表明,所提ICEEMDAN-TCN-GRU模型较对比模型模型预测精度高、稳定性强。

水凝胶对三元锂电池热失控抑制效果研究

为快速有效扑灭锂离子电池火灾,解决灭火时间长、耗水量大等消防领域关注的难题,探究水凝胶灭火剂对大容量锂离子电池热失控的抑制效果。首先,借助环境扫描电镜,分析水凝胶在高温下微观结构的变化;然后,搭建锂电池燃烧试验平台,开展水凝胶灭火试验;最后,以车用135 Ah方形铝壳三元锂电池组为试验对象,采用电加热的方法诱导其发生热失控,探究水凝胶对锂电池的降温抑制效果。结果表明:水凝胶受热后,内部孔状结构被破坏,有利于其黏附在物体表面持续降温;使用水凝胶灭火降温时,电池表面最大降温速率是水的2倍,水凝胶喷放结束后,锂电池温度回升速率较为缓慢,升温速率仅为水的一半;与水相比,水凝胶延缓相邻电池发生热失控的时间更长,这可以为救援逃生带来更长的安全时间。

储能模组内多孔防火材料增强液氮灭火效能研究

频发的锂离子电池火灾事故对分布式储能锂电池组的应用产生了巨大影响。深度冷却和持续降温是抑制并解决电池火灾的关键。为了探究多孔防火材料对液氮灭火效能的增强作用,搭建了储能模组火灾液氮灭火实验系统。通过在储能模组内铺设多孔防火材料的方式研究了玻璃棉、纳米气凝胶、硅酸铝陶瓷纤维和防火海绵四种多孔防火材料与液氮协同作用对模组内锂电池组火灾的灭火效果。实验结果表明,相同液氮用量条件下,与单独喷射液氮相比,在模组内加装多孔防火材料可以有效提升液氮的灭火效能。液氮与纳米气凝胶协同作用时,热失控电池表面回升最高温度仅为28℃,比液氮单独作用时降低了63℃,其余三种工况的电池表面回升温度也均低于液氮单独作用。此外,多孔防火材料的铺设方式对液氮灭火效能影响明显,材料侧壁铺设对热失控电池组的灭火效果优于底面铺设。本研究结果可为储能模组锂电池灭火技术提供参考。

风流增强作用对城市地下物流通道液氮灭火效能提升研究

狭长受限空间中常用的灭火系统在地下物流通道中存在限制,难以直接应用。为了探究风流增强作用对液氮灭火效能的影响,文章通过改变风速和注氮位置,对不同工况下地下物流通道氧气浓度与顶棚温度的变化进行分析。结果表明,注氮能够有效扑灭地下物流通道火灾,风流增强显著提升了液氮的灭火效能,注氮距离为50 m时,风流2 m/s工况的灭火效率较风流0 m/s工况提高了41.86%。同时,在固定的注氮距离下,增强风流后火源附近的温度和氧气体积分数下降的时间明显提前。此外,当注氮距离增加时,火源附近温度和氧气体积分数下降时间均推迟,但风流增强能够减少由于注氮距离较远导致的降温和窒息效果的滞后。该研究成果对于城市地下物流系统灭火研究提供了重要的理论依据。

基于性能化防火设计的建筑“准安全区”判定方法

为判定人员疏散过程中"准安全区"的安全性,采用基于性能化防火设计的方法对建筑"准安全区"的安全性进行判定。"准安全区"内烟气热辐射、烟气能见度及有毒气体等有害因素的指标必须达到"准安全区"规定的指标要求。发生火灾时,"准安全区"内距离地面2 m以下烟气层温度不应超过60℃,烟气层能见度不应小于10 m,烟气层CO浓度不应大于5×10-4mol/mol。工程应用中可根据"准安全区"各性能判定标准,通过火灾模拟软件模拟分析火灾场景下"准安全区"内各有害因素的性能参数分布,对"准安全区"的安全性进行定性、定量评估。

地下商业建筑人员疏散时间理论计算与软件模拟分析

采用理论计算和软件模拟的方法对地下商业建筑人员的安全疏散时间进行研究,并对两种研究方法进行了对比分析。分析结果显示:对于待疏散人数较大的地下商业建筑人员疏散行动时间主要受疏散出口宽度影响;理论计算与数值模拟两种计算方法误差仅为8.5 s,两种方法均可对地下商业建筑人员疏散时间进行预测,但数值模拟能够更直观的反应人员的疏散过程、安全出口和疏散通道拥堵和瓶颈现象,更适用于地下商业建筑人员疏散方面消防优化设计。

湖光岩玛珥湖春季浮游植物对溶解态氮的吸收

利用15N稳定同位素示踪技术,采用现场挂瓶培养的方法测定了湖光岩玛珥湖浮游植物群落对铵态氮、硝态氮和尿素态氮的吸收速率,研究了湖光岩玛珥湖浮游植物群落氮吸收及其吸收动力学特征.结果表明:湖光岩玛珥湖共检测到浮游植物7门54种(包括变种和变型),主要为蓝藻门、硅藻门和绿藻门种类,分别占浮游植物总量的44.68%、26.70%和19.21%,其中水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)与铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为绝对优势种,优势度分别为0.39与0.28.湖光岩玛珥湖浮游植物群落对铵态氮的绝对吸收速率最高,分别是对硝态氮、尿素态氮绝对吸收速率的5.8和4.2倍,占3种溶解态氮总吸收量的73.3%.铵态氮、硝态氮和尿素态氮的相对优先指数分别为2.907、0.190和1.192,说明浮游植物群落优先吸收铵态氮,其次为尿素态氮,最后为硝态氮.铵态氮、硝态氮和尿素态氮的周转时间分别为3.72、57.03和9.07 h.湖光岩玛珥湖浮游植物对溶解态氮的吸收可用Michaelis-Menten酶动力学方程描述,最大比吸收速率表现为铵态氮>尿素态氮>硝态氮,亲和力表现为硝态氮>铵态氮>尿素态氮.湖光岩玛珥湖浮游植物群落对铵态氮具有较高的吸收潜力,并且对硝态氮具有一定的亲和力,具备利用硝态氮的能力.

实体建筑轰燃特性大涡模拟可靠性分析

为了验证FDS大涡模拟研究实体建筑轰燃特性的可靠性,利用FDS对某实体建筑轰燃过程中的烟气层温度进行了数值计算;通过开展全尺寸火灾轰燃实验测得了着火房间轰燃过程中的室内温度特性参数。将FDS大涡模拟数值计算结果与实测结果进行对比分析,发现数值计算和实测轰燃过程中烟气层最高温度之间的相对误差约为13.4%,室内轰燃平均温度之间的相对误差约为7.6%;模拟结果和实测数据吻合较好。研究表明,FDS大涡模拟能准确预测室内轰燃温度。

大空间建筑自然排烟烟流逆转现象理论分析

为了研究不同强度逆向自然风对建筑自然排烟系统排烟效果的影响,以某音乐厅为例,理论分析并数值模拟2.5 m/s、10.0 m/s逆向自然风对该建筑自然排烟效果的影响。结果表明:理论分析结果与数值模拟结果相吻合,当自然排烟受2.5 m/s的逆向自然风影响时,烟囱效应产生的热压(8.76 Pa)克服自然风产生的逆向风压(3.00 Pa),烟气可以通过排烟窗排至室外。但当自然排烟受10 m/s的逆向自然风影响时,烟囱效应产生的热压(8.76 Pa)不足以克服自然风产生的逆向风压(48.00 Pa),烟气在逆向风的作用下出现烟流逆转。因此,大空间建筑采用自然排烟方式时应考虑烟流逆转现象,排烟窗应尽量避免迎主导风向侧布置。

火焰热辐射作用下大空间火场钢构件升温模型

为了研究火灾时大空间建筑内受火钢构件的温升规律,进行了真实的全尺寸钢构件受火温升实验,采用集总热容法建立了大空间建筑火场钢构件温升理论模型.提出了大空间建筑非规律性变化的烟气温度场预测方法和受火钢构件温度场预测方法.实验数据对比理论计算结果表明,结合非规律性变化的烟气温度场,大空间受火钢构件升温模型能够很好地预测大空间受火钢构件温升变化,预测结果与实验数据基本相吻合.

基于区域模型的单层高大空间建筑钢构件温升计算

基于火灾双区域模型,研究高大空间建筑钢构件的理论温升,并以某会展中心小功率火灾为例,运用数学软件MATLAB编程计算钢构件温升。计算结果表明,火灾情况下,空间建筑高度对屋顶钢构件的稳定性有一定影响,建筑高度越高,钢构件稳定性越好。对于单层建筑高度大于10 m的高大空间建筑,小功率火灾(4 MW为例),建筑钢构件在3 600 s内升温不超过100℃,钢构件能够满足建筑稳定性和消防队灭火的基本要求。

XPS挤塑板燃烧特性实验研究

进行XPS挤塑板燃点温度测定和辐射引燃实验。研究表明:XPS挤塑板点燃温度约为355℃;0.019 4kW/(m2.s)的辐射热流增量不足以引燃挤塑板试样,当辐射热流大于0.060 4kW/(m2.s)时挤塑板试样能够被引燃,引燃温度分别为362、385℃。辐射引燃实验过程中挤塑板表面温度最大值分别为975、996℃。辐射引燃过程中XPS保温板质量损失速率呈现三个阶段:平缓减少阶段、急剧骤减阶段和相对稳定阶段。质量骤减阶段保温板质量呈明显的线性变化。

基于FDS+EVAC的建筑火灾和应急响应研究

利用FDS＋EVAC对某中庭式建筑火灾发展和人员疏散进行联合模拟,分析火灾环境和人员疏散规律,探讨基于数值模拟指导安全评估和应急响应的技术方法.模拟结果表明：救援人员应优先选择火源附近危险来临时间最长的2号安全出口实施灭火救援行动;205 s之后,就近选择出口1～4的人员在火灾产物的影响下改变了疏散方向,导致相反方向出口5～8出现拥堵现象,需要制定有效方案及时疏导;可通过分流措施来缓解出现拥堵现象出口的疏散压力.基于FDS＋EVAC预判火灾危害和人员疏散情况,建立建筑火灾智能应急响应平台,结合火灾蔓延和人员疏散情况为救援人员制定合理的救援路线,利用消防控制系统适当调整疏散指示标志的方向来提供疏散指示路线,实现分阶段疏散,使用消防广播等疏导拥堵人员,实现分流.

挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料着火温度实验研究

研究了挤塑型聚苯乙烯(XPS)保温材料两种不同着火方式下的着火温度。采用南京江宁仪器分析厂生产的DW-02型点着温度测定仪对XPS的着火温度进行了测定。利用辐射引燃仪得到了2.2 cm厚挤塑型保温板在不同加热功率下的着火温度。结果表明:DW-02型点着温度测定仪测得的挤塑型聚苯乙烯保温材料的点燃温度约为355℃;热辐射引燃仪测得的2.2 cm厚保温板在不同加热功率下的着火温度是365-370℃,且引燃时间随着辐射引燃仪加热功率的增大而逐渐缩短;明火火源比热流辐射容易引燃挤塑型聚苯乙烯保温板。研究结论对FDS模拟挤塑型聚苯乙烯燃烧特性时,材料热解参数的设定有指引作用,对实际工程中遴选合适的外墙保温材料具有重要的参考价值。

城市地下综合管廊液氮灭火特性试验研究

为了研究城市地下综合管廊液氮灭火的可行性与灭火效果,开展综合管廊液氮灭火特性试验研究。通过改变液氮喷口方向、液氮释放距离等注氮参数,研究综合管廊内液氮灭火效果与影响因素。结果表明:液氮可以快速扑灭综合管廊火灾,综合管廊内液氮快速灭火机制是冷却降温与隔氧窒息的耦合作用的结果,液氮注入管廊后快速蒸发,形成低温氮气云团,使高温烟气快速冷却,同时氮气云团的蔓延惰化热解气体,使火焰缺氧窒息。此外,水平注氮比竖直向下注氮整体灭火效果较好,液氮灭火时间随注氮口与火源之间的纵向距离增大而增大。

高大空间池火羽流中心线轴向温度试验研究

开展高大空间640kW及1 080kW的小功率油池火灾试验,试验测量火源上方4.0～7.5m处羽流中心线的轴向温度。采用经典McCaffrey模型、Zukoski模型以及Heskes-tad模型预测羽流中心线轴向温度,并将理论预测值与试验值进行对比。对比结果表明:三种羽流模型预测的羽流中心线轴向温度与真实火场温度基本相吻合。McCaffrey模型预测的羽流中心线轴向温度最高,Heskestad模型次之,Zukoski模型预测温度最低。Heskestad羽流模型较适合于高大空间的小功率油池火灾火场温度的精确预测。火源功率较大时,Zukoshi模型预测结果可能较真实火场温度小。

XPS外保温系统竖向火蔓延大涡模拟与危险性分析

对XPS外保温系统竖向火蔓延问题,提出了基于XPS保温板燃烧特性实验数据的大涡模拟方法.实验获得了XPS保温板燃点、燃烧热值以及热流作用下的质量损失速率.基于实验数据,以某七层住宅建筑为例,采用大涡模拟方法研究了XPS保温板竖向火蔓延的火灾危险性,分析了竖向火焰前锋蔓延速度,火场烟气温度、烟气能见度及烟气毒性等危险性指标.研究结果表明,辐射热流作用下XPS保温板质量损失呈现平缓热解阶段、急剧骤减阶段和相对稳定阶段,其中质量骤减阶段质量呈明显的线性变化.保温板竖向火焰前锋位置为时间的幂函数,竖向火焰蔓延速度远大于水平火焰蔓延速度.外立面保温板燃烧火焰通过门窗洞口窜入室内,引发建筑立体式火灾.过火房间内温度超过600℃,存有发生轰燃的可能性,起火点以上楼层火灾危险性随楼层高度成递减趋势.

变热流条件下XPS板辐射引燃特性试验研究

为研究XPS保温板在变化热流作用下的引燃特性，对10组变热流条件下2．2，4．5C1TI厚XPS保温板辐射引燃特性进行了试验．测量了XPS保温板表面接受到的热辐射强度、引燃时间、表面温度以及质量损失速率．结果表明：0．0194kW／（m2·s）热流变化率不足以引燃XPS保温板试样；当热流变化率大于0．0373kw／（m2·s）时，在热流的作用下XPS保温板表面温度逐渐升高；当温度达到I临界着火点时，XPS保温板瞬间燃烧，发出耀眼火焰和黑色浓烟，同时温度闪升至970．5℃左右；当有焰燃烧结束时，表面温度突降，燃烧过程结束；在有焰燃烧阶段，XPS板质量呈线性递减；临界着火点温度为336．0~387．0℃，且XPS保温板引燃时间与热流变化率具有乘幂关系，幂指数约为-0．765．

湖光岩玛珥湖叶绿素a与水质因子的相关分析及富营养化评价

2013年1~12月对湖光岩玛珥湖水体的叶绿素a和水质因子进行周年的逐月监测,探讨叶绿素a与水质因子的相关关系,并应用修正的卡尔森营养状态指数（TSI）对该湖泊的营养状态进行分析评价。结果表明,湖光岩玛珥湖水体叶绿素a含量的变化范围为1.08~4.22μg·L-1。氮磷比年均值为20.9,磷为营养限制因子,氮、磷共同限制浮游植物的生长。影响叶绿素a含量的主动因子与叶绿素a之间的Pearson相关系数大小关系为：r（NH4＋-N）〉r（DO）〉r（NO2--N）〉r（TP）〉r（TN）〉r（NO3--N）,其中NH4＋-N与叶绿素a含量呈极显著正相关,r（NH4＋-N）=0.907,NH4＋-N为调控该湖泊浮游植物生长最关键的水质因子。水体TSI值的全年变化范围为34.6~48.0,其中1、2、3月的TSI〈37,属贫营养型;