锥形量热仪测试分层树叶样品燃烧性中的质量效应

本文研究具有分层特性的针阔叶树叶样品的燃烧性,侧重探讨样品质量对热释放速率的影响方式和机制.选取4种典型形状的树叶在不同质量和含水量条件下开展锥形量热仪测试,观测特定辐射热流作用下热释放速率峰值(PHRR)随样品参数设置的变化规律.结果表明,其中3种植物叶样PHRR随装载量的增加而下降,并在超过临界质量后基本持平,而另外一种叶样的变化则不明显;随着含水量减小,同等质量样品的PHRR有所提升.改变质量造成样品PHRR的变化可以归结为分层效应引起的热边界差异.样品质量增加,用于其表层升温的热流通量下降,这由同步检测的消光系数K值变化得到验证.树叶分布达到或超过3层后,其质量突破临界值,基本保证样品由热薄材料向热厚材料转变,其燃烧过程中热交换趋于稳定,热释放速率峰值基本不受样品质量影响.形成的认识对于建立分层树叶样品可燃性以及碳排放测试标准有现实意义.

阔叶树叶样品辐射点燃过程中的表层效应

通过理论分析探索分层树叶样品辐射点燃过程中热量输运的规律及其对点燃过程的影响.依据热源特性和样品分层特性,将阔叶树叶样品分成具有热薄特性的表层和热厚特性的内层,建立起辐射热流点燃过程中两部分的能量守恒和质量守恒的积分模型.对红花油茶(Camellia chekiangoleosa)和米老排(Mytilaria laosensis)树叶样品的锥形量热仪实验结果验证表明,模型合理可靠.运用该模型对点燃过程中能量分配关系的跟踪发现,在辐射热流作用下,样品表层具有显著吸收和衰减能量向内层输运的效应;相应地,由样品表层进入内层的热量占流入净能量的份额不大于21%,.表层效应严重削弱了样品内层对点燃现象的贡献.与外部辐射热流强度相比,样品水分含量的变化更有效地影响样品的表层效应以及相应产生的能量分配关系.

辐射热流作用下树叶样品燃烧特征研究

研究植物叶样在外部热辐射和值班火源作用下的燃烧现象特征并探索其成因和物理及化学本质。采用锥形量热仪开展实验,热辐射强度分别设定为35kW m-2、55kW m-2、70kW m-2和85kW m-2。实验样品为针阔叶树种共13种,其含水率在45%至79%间变化。实验表明,样品表现出不同的着火模式,有的为明火,有的则为阴燃,取决于树种和设定的辐射强度。样品出现有焰燃烧现象的最低热释放速率峰值(PHRR)在22.3kW m-2至35.6kW m-2之间,反映了形成气相火焰所需最低挥发分质量流率。气相产物CO2产生速率的峰值与PHRR呈高度线性性,表明了不同样品间气相燃烧或固相表面氧化(阴燃燃烧)反应的相似性。进一步分析表明,出现的独特热释放速率尖锐峰形是样品分层特性以及树叶的物理属性和热物性共同作用的结果。具有热薄特性的样品表层,在实验初期是接受外部辐射热的主体,其热解的产物是形成气相火焰的物质来源;在其转变为焦炭层后,对辐射热流向内层的渗透具有阻挡作用。建立起来的认识对于评估分层样品的燃烧性有一定的指导意义。