HFO-1234ze(E)在不同湿度下燃烧极限实验研究

对HFO-1234ze(E)在不同湿度下的燃烧极限进行了实验研究,结果表明:HFO-1234ze(E)在20%RH以下空气中不可燃,在40%RH及以上空气中为可燃,且燃烧范围随着湿度增加而增加。

微小圆管和方管中H_2/空气燃烧极限的比较与分析

对H_2/空气预混气在水力直径均为1.0 mm的方管和圆管内的燃烧特性进行三维数值模拟。研究结果表明:方管的可燃浓度范围和速度范围均比圆管的要宽。定量分析表明这主要有3个方面的原因:1)方管的散热损失比例略比圆管的小;2)方管的截面周长比圆管的更大,火焰根部更长,尤其是4个角落存在速度极低的稳燃区;3)方管内火焰顶部的应变率相对于圆管的更小,火焰受到的拉伸效应更弱。这3方面的因素综合起来,使得方管具有更强的稳燃能力。

全卤代烃对可燃制冷剂燃烧极限的抑制性研究(英文)

依据国标GB/T12474-90,对7组二元混合物的燃烧极限进行了实验测量,分别是丙烷/三氟碘甲烷、丙烷/四氟甲烷、1,1-二氟乙烷/四氟甲烷、甲烷/六氟乙烷、1,1-二氟乙烷/三氟碘甲烷、乙烷/三氟碘甲烷和甲烷/三氟碘甲烷。所有测量都在大气压力和室温条件下进行,测量不确定度低于0.27 mol%。通过对已经修正过的Le Chatelier的预测模型进一步的修改和开发,并用新的模型预测了全卤代烃对可燃的混合物制冷剂燃烧极限的抑制性。通过分析预测结果和实验数据,发现改进后的公式能够很好地拟合经过全卤代烃稀释后的可燃制冷剂的燃烧极限实验数据。

甲烷掺氢微管射流火焰燃烧极限的数值模拟

以燃气灶火孔建立了微圆管射流火焰模型,探究了甲烷掺氢对稳燃极限的影响。首先,选用层流有限速率模型,改变燃气掺氢比和进气速度,通过ANSYS Fluent软件对其燃烧过程进行稳态仿真;然后,确定不同掺氢比下的稳定燃烧的进气速度区间,并从化学反应和热循环效应2个方面对掺氢的影响进行分析。研究结果表明:随着掺氢比(β=0~25%)增加,吹熄极限显著提高,熄火极限略有降低,稳燃区间扩大;当量比保持不变时,甲烷掺氢后预混气中O_(2)的体积分数降低;接近熄火极限时,由于火焰位于管口,外界O_(2)不易被卷吸和扩散至火焰上游,反应速率降低;临近吹熄状态时,由于外部空间的O_(2)被卷吸和扩散至火焰内部,抵消了预混气中O_(2)含量差别带来的影响;甲烷掺氢后H自由基增加,燃烧速率升高,火焰更靠近微管,加强了火焰与管壁之间的传热,改善了微管内壁对未燃预混气的预热作用,且进气速度越低,预热效果越显著;热循环效应导致甲烷掺氢拓展了熄火极限,而吹熄极限提高则主要归因于掺氢促进了化学反应。

天然气发动机稀薄燃烧极限的试验研究

针对WT615型增压电喷CNG发动机,进行了稀薄燃烧极限的判定及其影响因素的试验研究。由实验结果可以得出,HC排放、HC排放的升高率、发动机转速及转矩可以作为CNG发动机稀薄燃烧极限的判定参数,并得出了判定依据。同时,文中对转速、转矩、点火提前角等因素对CNG发动机稀薄燃烧极限的影响进行了分析。

氨气预混旋流燃烧火焰稳定性及燃烧极限研究

采用叶轮型旋流燃烧器,研究了旋流数、叶片数以及流量等因素对氨气预混旋流燃烧火焰稳定性和燃烧极限的影响.实验结果表明,在一定当量比下,氨气预混旋流燃烧火焰会失稳发生回火或振荡抬举;随着旋流数的增大或叶片数的增加,火焰更易失稳发生回火;石英玻璃高度越高,内部流场结构越完整,火焰高度越高。氨气预混旋流火焰贫燃极限在φ=0.64～0.76之间,富燃极限在φ=1.47～1.74之间。随着总流量的增大,贫燃极限逐渐增大,富燃极限波动较大,总体燃烧极限范围变大;随着旋流数的增大、叶片数的增加或石英玻璃高度的升高,燃烧极限范围变窄。

介质阻挡放电辅助氨/空气预混旋流燃烧试验

氨是一种高效氢载体,有望成为下一代无碳燃料,但较窄的燃烧极限和较高的NO_(x)排放阻碍其使用。等离子体是一种高效、低能耗的助燃方法,得到广泛应用。设计搭建自制的耦合介质阻挡放电的氨/空气预混旋流燃烧台架,研究了燃烧极限、火焰形貌、O_(2)和NO_(x)含量的变化规律。未放电时,贫燃极限为0.75,富燃极限为1.1~1.2。当量比为0.9时,火焰传播速度最快,火焰最短;在贫/富燃极限附近时,火焰充满整个燃烧室。当量比在1.05~1.10时,NO含量保持在较低水平,未生成NO_(2)。当量比由1.05减小至0.75时,NO体积分数由97×10^(-6)(3.5%O_(2))增至2785×10^(-6)(3.5%O_(2))。随当量比降低,少量NO会进一步被氧化为NO_(2),当量比为0.75时,NO_(2)体积分数达171×10^(-6)(3.5%O_(2))。介质阻挡放电明显增强燃烧反应,抑制壁面猝熄的负面作用,O_(2)略下降,燃烧极限扩展至0.65~1.30。当量比0.75~1.05生成的NO_(x)同比减少40%~45%。分析探讨氨燃烧生成NO_(x)机制,发现NO_(x)主要来源于燃料,并随当量比降低,O/H浓度提高,NH_(i)浓度降低,产生NO的副反应占比升高,有利于NO_(x)生成。放电产生大量活性自由基,其中NH_(i)促进NO+NH_(i)和NH_(i)+NH_(i)反应是NO_(x)减少的重要原因。等离子体辅助氨燃烧能显著扩宽燃烧极限,减少NO_(x)生成,为氨的清洁高效燃烧提供一种新方法。

基于三元组分法的火炬气燃烧机制

为选择合适的火炬气空气配比和助燃条件,提高火炬燃烧效率,减少火炬气燃烧不完全等事故发生,开展含氮火炬气燃烧实验,研究可燃气体与N_2在不同配比条件下的火炬气燃烧状态,并采用三元组分图法分析火炬气熄灭的原因。研究表明:当火炬气组分中丙烷(C_3H_8)与N_2体积比≤1∶3时,火炬气熄灭;火炬气熄灭原因为火炬气流速较快,卷吸空气量大于火炬气体积的12. 02倍,气云团中C_3H_8浓度小于最低燃烧极限1. 92%。

制冷剂R161燃烧抑制试验研究

采用球形瓶法和柱形管法进行R161的燃烧极限和燃烧速度研究,并分别以R22,R134a和R125等不燃制冷剂为阻燃剂,研究其对R161的燃烧抑制情况。一方面,考查R22/R161,R134a/R161和R125/R161混合工质不同摩尔比、不同空气含量下的燃烧极限,获得各体系的燃烧范围和临界抑爆比;另一方面,考查各混合工质不同摩尔比、不同化学当量比下的燃烧速度,获得各体系的2L燃烧等级临界配比。从而为开发零ODP,低GWP的新型环保制冷剂提供重要的燃烧安全特性数据。

超细水雾熄灭甲烷火焰的临界灭火质量浓度

利用发展的临界灭火质量浓度预测模型,分别在1600K和1700K两种燃烧极限温度下对超细水雾和水蒸气的临界灭火质量浓度进行计算,并采用FLUENT软件开展具有详细化学反应的数值模拟.模型采用1600K得出的理论结果与模拟结果、前人实验结果均较为接近;通过对比理论结果与模拟结果,发现超细水雾冷却在灭火作用中的效果稍高于水蒸气,但却远低于水;模拟发现在火焰温度降低到1600K以下时,才可实现稳定灭火,这对于消防工程中火焰熄灭温度的选取具有一定理论指导作用.

输气管线失效的闪燃火灾风险分析

输气管线失效产生的闪燃火灾严重威胁到其所覆盖区域内人和建筑物的安全,对闪燃火灾风险进行分析,可为工作人员确定火灾辐射区域,及时疏散人员提供参考依据。结合高斯模型推导了表征闪燃火灾风险的关系式。通过实例分析表明,闪燃火灾危害范围与泄漏气体燃烧极限浓度、管线失效模式、风速以及大气稳定类别直接相关;在相同风速下,闪燃火灾危害范围随着泄漏孔径的增加而明显扩大;而在相同失效模式下,风速的增大却使燃气云在下风向的燃烧极限距离和半宽在减小,可见低风速,尤其是静风条件危害区域面积达到最大。此外,地形地貌对危害范围的影响也不容忽视,尚待进一步研究。

建筑石膏制品的防火性能及应用

为解决建筑材料的防火问题，讨论了目前流行的建筑石膏制品的防火机理、耐火极限及其防火应用，并与其它建筑材料的防火性能进行比较，结果表明建筑石膏制品因其优良的防火性能可广泛应用于各种重要建筑物上．

LPG发动机稀燃流场优化及排放特性研究

将传统燃油发动机改装为LPG稀燃发动机,并在进气口处安装涡流挡板,该挡板可根据发动机负载进行不同进气模式切换,以达到分层燃烧和均质燃烧。然后,建立LPG发动机三维数值仿真模型,分别进行稳态、瞬态流场优化以及缸内油气分布数值计算,并对稀薄燃烧试验与仿真结果进行对比。结果表明:均质模式与分层模式下的稳态流场分析结果与试验结果相吻合,流量系数误差均在6%以内;瞬态流场结果显示,分层模式下进气气流因涡流挡板作用,气缸涡流增强,燃料能有效地集中在火花塞中心,火花塞周围则为较稀的混合气,形成油气高度分层分布状态,从而提高稀薄燃烧极限,降低LPG发动机CO2、NOX排放量。

输运概率密度函数中的小尺度标量混合建模

输运概率密度函数方法能精确地求解湍流燃烧中的有限化学反应速率,但小尺度上分子扩散引起的组分变化则需要通过标量小尺度混合模型来模拟。论文综述了当前湍流预混燃烧中混合模型研究的最新进展。首先介绍了现有标量混合模型在不同预混燃烧模式下的表现:对于火焰面燃烧模式,保持组分空间的临近性对于标量混合模型非常重要,标量混合频率受火焰结构影响显著;对于破碎反应区模式,组分空间保持临近性的重要性有所减弱,标量混合频率由湍流主导。接着介绍了最新基于直接数值模拟数据的标量小尺度混合机制和建模研究,包括湍流预混燃烧中反应标量小尺度耗散机制、反应标量混合时间尺度在不同燃烧模式下的演化规律、依据线性混合思路构建的标量混合时间尺度模型。针对不同湍流预混燃烧模式的模型验证表明:相比于已有湍流混合时间尺度模型,新模型显著提升了对湍流预混火焰中的标量耗散率和燃烧特性的预测精度。最后介绍了大涡模拟/输运概率密度函数方法在近极限湍流预混火焰,如甲烷预混值班火焰和湍流对冲预混火焰中的应用,验证了其对贫燃、高湍流度条件下的湍流-化学反应相互作用及局部熄火/再燃现象的预测能力。

电缆在航天器外部辐射环境下火灾特性研究

美国加利福尼亚大学与日本北海道大学联合开展电缆在航天器外部辐射环境下火灾特性研究。试验装置建在加利福尼亚大学伯克利分校,符合美国试验材料学会(ASTM)对极限氧浓度测试的要求。

液体燃料碳原子数对微尺度扩散火焰特性的影响

为了解微尺度扩散火焰燃烧特性,选用正戊烷、正庚烷、正辛烷、正癸烷、正十二烷五种不同液体烷烃,进行燃烧实验。结果表明:火焰在不同流量下会呈现球型、椭球型、细长型、聚积型以及喷射型;燃料含碳越多,其火焰燃烧极限越小。对于每种烷烃,火焰高度H与Re都呈线性正相关,燃料含碳量越多,火焰高度H随Re变化越小;Roper火焰长度预估模型对于液体烷烃同样适用,实验所得数值与模型的误差在25%以内。火焰管壁温度随流量增大而降低,火焰温度随流量增大而升高,火焰温度与火焰形态有关;不同燃料的管壁温度和火焰温度都随含碳量增大而降低。

外加辐射下木材的蓝色近极限火焰及熄火极限

本文研究了不同木材试样在外加热辐射作用下的燃烧与火焰特性及熄火极限。当辐射热通量大于临界值35~45kW/m^(2)时,存在一种不连续且游离于木材表面的蓝色近极限火焰,发生的质量损失通量为1.0~4.0 g·m^(-2)·s^(-1)。该蓝色火焰最终在约1.0 g·m^(-2)·s^(-1)时熄灭并转化为阴燃,因此重新定义了外加辐射下木材的熄火极限。分析表明,形成蓝色近极限火焰有两个必要条件:1)木炭内部发生阴燃,维持热解并持续产生可燃气体,2)较高的外加辐射热流,以维持固体表面的高温。这种新观察到的蓝色近极限火焰可能在明火和阴燃之间的转化起到重要作用,并有助于更好的评估木结构建筑的火灾风险。