高高原受限空间内小尺度油池火燃烧特性试验研究

为研究我国高高原地区的受限空间内液体燃料小尺度油池火燃烧特性,在高高原康定机场自主搭建受限空间内油池火的试验平台。共选取3类典型液体燃料(航空煤油、航空汽油、正庚烷)进行燃烧试验,测量火焰高度、火焰温度和烟气成分等变化规律,研究了高高原受限空间内小尺度油池火行为。研究发现:在高高原地区,正庚烷稳定燃烧阶段的平均火焰高度可以通过模型L/D=k+0.254Q^(2/5)/D表示,其中,火焰高度与压力之间的关系式为L/D~p^(-2/9)。3种燃料的火焰最高温度均超过600℃,而羽流轴线温升与火焰高度呈现-5/3的指数关系。产烟速率则表现出对环境压力的依赖性,其关系可表示为:v~p^(-1/3)。

基于不同水质边界下油池火燃烧特性的实验研究

为解决使用原位燃烧法(ISB法)处理漏油时,不同水质边界对燃烧效率、除油效果产生的问题,分别对6~20 cm圆形直径油池火的燃烧特性进行实验研究。通过对3种水质边界下柴油池火的燃烧速率、火焰温度、火焰高度的对比分析,结果表明:不同水质边界下柴油池火燃烧可分为3个阶段:引燃阶段、稳定燃烧阶段和熄灭阶段。针对稳定燃烧阶段,由于水质边界的成分与相态不同,燃烧速率各有差异,其中海水边界下池火的燃烧速率最快,而冰边界远小于前两者,针对该现象建立传热模型进行分析,建立了适用于3种水质边界条件下预测火焰高度的数学模型。

低温低压环境下正庚烷池火燃烧特性研究

为研究低温低压耦合环境对油池火燃烧特性的影响,利用高低温低气压实验箱开展小尺度正庚烷火燃烧实验,分析不同环境压力(30~101 kPa)和温度(-10~20℃)下,正庚烷油池火稳定燃烧阶段的燃烧速率、火焰辐射分数、火焰振荡频率以及火焰高度的变化规律。研究结果表明:当正庚烷油池火燃烧处于稳定燃烧阶段时,在相同环境温度下,其燃烧速率随环境压力增加而增加;在相同环境压力下,环境温度更低时燃烧速率更快;环境温度或环境压力越低,火焰辐射分数越低,火焰辐射能力也越低;火焰振荡频率的变化受到不同火焰形态的影响,并且环境温度越低,火焰振荡频率越高;不同环境温度下,火焰高度与环境压力之间呈幂函数关系。研究结果对于掌握高空中飞机货舱以及高海拔地区火灾特性、制定相应防火策略具有一定参考意义。

基于pyrosim的原油池火灾模拟研究

使用火灾模拟软件pyrosim对原油池火灾进行数值模拟,对比某油田不同池直径原油池火灾的火焰中心温度、火焰高度的实验数据,研究不同的输入参数对于模拟结果的影响。结果发现,pyrosim对于火焰中心温度的模拟效果较好,对于火焰高度的模拟由于参数设置和软件自身的局限很难达到实验数据展示的效果。输入参数中池火直径对于火焰中心温度的影响较大,不同直径的池火灾呈现出直径越大火焰中心温度越高的规律;而环境参数中环境风速、环境温度对于火焰中心温度的模拟的有一定影响,而相对湿度对于模拟结果的影响较小。

油料池火焰红外光谱特性分析研究（英文）

油罐池火燃烧污染强度大、范围广,航天遥感可成为实时动态监测油罐池火灾污染的新途径。航天遥感监测以目标光谱特性分析为基础,针对油料池火焰光谱特性研究不足的现状,通过构建全火焰红外测试系统,在室外开放空间条件下对多种油料及混合油料池火焰光谱,其他可燃物火焰的发射光谱进行了测试分析研究,光谱范围1-14μm。结果表明：92#汽油、95#汽油、0#柴油、航空煤油、润滑油池火焰的光谱曲线特征相似,在特定的波长处存在特征发射峰,在1.1,2.4,2.8及6.3μm附近存在H2O特征发射峰,在4.2及4.5μm附近存在CO2发射峰,在3.4μm处存在C—H伸缩振动发射峰,6.3μm后各光谱曲线无明显特征峰。92#汽油与0#柴油以不同比例混合的池火焰光谱与各油料池火焰光谱相比也无明显差别。92#汽油池火焰光谱与木柴及纸张火焰光谱相比,在3.4μm处存在特征发射峰;酒精火焰光谱虽然在3.4μm附近也有类似辐射发射,但辐射强度与4.5μm处CO2的辐射强度之比远低于92#汽油池火焰光谱在此两波段处辐射强度之比;蜂窝煤火焰光谱近似灰体辐射光谱。各燃料火焰光谱的差异主要由燃料的化学组成及燃烧反应机理的差异决定的。对92#汽油池火焰连续区、间歇区及烟气区的光谱特性进行了比较分析,结果表明3.4μm处的C—H伸缩振动峰只存在于连续区,证明了该发射峰是参与燃烧化学反应的油气产生的,该结果与油料池火燃烧反应机理吻合。实验结论对基于光谱特性分析的油料池火焰遥感识别具有重要借鉴意义。

油池火灾火焰高度关系模型的准确度研究

对大庆油田原油池火灾火焰高度进行实验测试,油池直径分别为1.5,2,3和5 m,将测试结果与池火灾关系模型计算结果进行比较。结果表明,当圆盘直径为1.5 m和2 m时,Thomas关系模型火焰高度计算值与实验值较为接近,当圆盘直径为3 m和5 m时,Thomas关系模型火焰高度计算值与实验值偏差较大。基于实验结果对Thomas关系模型进行了修正。

航空煤油薄油层燃烧特性实验研究

为研究薄油层燃烧特性,开展航空煤油薄层油池火实验,分析油品燃烧的整个过程、燃烧速率、火焰高度和辐射反馈等参数随时间的变化规律。结果表明:整个薄层燃烧过程除发展、稳定和熄灭阶段外,还存在薄层燃烧衰减阶段。稳定阶段的燃烧速率与初始油层厚度相关,但随着厚度的增加其逐渐趋于稳定;薄层燃烧衰减阶段,燃烧速率会随着实时油层厚度的下降逐渐降低。对比火焰高度的实测值和模型预测值发现,Heskestad模型的预测更接近实际结果;燃烧发展阶段后,火焰辐射反馈基本维持稳定,受初始厚度的影响较小,但辐射透射强度会随着油层厚度的降低而增加,且增速逐渐加快,表明辐射透射在薄层燃烧衰退阶段中起到关键作用。结合辐射透射的变化规律,将辐射反馈分为可吸收和不可吸收2部分,并提出用于预测辐射透射大小的经验模型。

细水雾灭火强化火焰现象实验研究

通过自主研发的析出式气泡雾化细水雾系统对酒精、汽油、柴油、煤油进行灭火实验。针对空气扰动、水煤气反应、液滴喷溅三种可能性,通过不同的实验验证探究细水雾灭火强化火焰现象的原因。实验采用的喷嘴为具有单通道输送双流体功能的新型喷嘴,流量为120kg/h,SMD平均粒径为112μm,向下的纵向速度为26.49m/s,距离油盘0.9m,出口压力为0.3 MPa。实验结果表明:柴油、煤油等燃料强化的现象主要由空气扰动和液滴飞溅因素所致。酒精的强化现象只是由于油滴飞溅因素所致。

航空煤油小尺度池火燃烧规律及火焰结构研究

为分析油池火灾发展的一般规律,利用小尺度池火燃烧特性试验系统,对航空煤油池火的宏观和微观特性进行试验研究,重点分析质量燃烧速率、火焰涡流结构和火焰温度的变化规律。结果表明：燃烧速率方面,油品质量随时间近似呈线性变化,瞬时燃烧速率作为时间的函数分为5个阶段,火灾的有效防控必须放在初期;涡流结构方面,不同燃烧阶段火焰涡流结构的明显程度不同,与燃烧剧烈程度成反比关系,计算出涡流结构产生频率为4-5 Hz,其产生的原因是油品蒸发、燃烧流动与火焰浮力耦合作用的影响;火焰温度方面,就整个燃烧过程而言,竖直方向轴线上火焰下部温度明显高于上部,水平方向上火焰中心与火焰边缘未燃区之间温差随高度不同而差别较大。

港口油池火的火灾特性研究

本文针对港口多货物和存在外界风的特点,利用实验对在外界风作用下临近双油池火的燃烧速率和火焰特征进行了研究。研究发现两个油池火的燃烧速率都随风速的增加而增加;将临近双油池火在外界风速下的平均燃烧速率与单个油池火在外界风速下的燃烧速率进行了对比,发现当外界风速较小时(包括风速为零),双油池火的平均燃烧速率大于单油池火的燃烧速率;当外界风速较大时,双油池火的燃烧速率小于单油池火的燃烧速率。双油池火的火焰高度高于单油池火火焰高度,火焰倾角小于单油池火。

小尺度变压器油池火灾燃烧特性的实验研究

开展了直径20~50 cm的圆形变压器油池火实验,分别测量并研究了火焰形态、燃烧速率、火焰轴心温度等燃烧特性。结果表明:在变压器油燃烧的3个阶段中,稳定燃烧阶段持续时间最长,而衰减熄灭阶段要明显短于起始燃烧阶段。在燃烧速率方面,油池的直径越大,变压器油燃烧速率越快,燃烧时间越短,变压器油的液位下降速度也越快。变压器油的单位面积燃烧速率与经典辐射模型具有良好的一致性,单位面积燃烧速率与油池直径呈现幂函数形式。在火焰温度方面,油池中心线温度呈现距离液面的垂直高度越大其火焰温度越低的趋势,液面上方火焰温度最高可达700~800℃,同时油池火尺度对火焰最高温度的影响不大。

航空煤油不同尺寸池火热流及温度特性研究

为研究航空煤油池火燃烧过程中热流与温度特性,搭建了油料燃烧模拟实验台架。通过分析实验图像与数据,发现航空煤油池火辐射热通量随径向距离和高度的增大逐渐减小,其中辐射热通量对高度增加更为敏感,随高度升高下降幅度更快;热辐射先于热对流达到强度最大值,随后在稳定燃烧阶段后期热对流强度存在跃升现象,强度超过热辐射强度,成为该阶段主要传热方式;航空煤油池火中心线上,下部区域火焰连续燃烧、氧气浓度低,上部区域油火卷吸空气、氧气浓度较高,是导致不同高度最高温度到达时刻不同的主要原因;对不同尺寸油池火来说,其热通量峰值随着油池尺寸增大而增大,同时方形油池热通量峰值显著高于圆形油池。

KI50X特高压变压器油火灾特性参数分析

为了获得KI50X特高压变压器油火灾特性参数,在大空间试验厅中,通过在不同尺寸油盘中燃烧KI50X型特高压换流变压器油,测量了燃烧速率、火焰平均高度、羽流轴向温度等燃烧特性参数。详细讨论了燃料初始温度、燃料厚度、油池直径等对燃烧速率、火焰平均高度、羽流轴向温度的影响。燃料厚度对质量损失速率有较大影响,燃料厚度为20mm时,可以观察到包括:(Ⅰ)初始增长、(Ⅱ)准稳态燃烧和(Ⅲ)衰减至熄灭3个典型燃烧阶段,因此燃料厚度都设为20 mm。当初始燃料温度从25℃升高到90℃时,会出现整体沸腾现象,导致质量损失率出现第二个峰值。此外,分别提出了在常温(25℃)和高温(90℃)下,油池直径与稳定阶段燃烧速率的关联式参数。通过对试验数据的拟合,在过渡火焰和总湍流火焰条件下,KI50X型特高压换流变压器油的燃烧速率符合液体燃料燃烧速率与油池直径的一般关系。火源上方无量纲高度处的轴向无量纲温度分布与Z/D成正比。拟合得到的轴向平均温度分布关系式表明,随轴向高度与KI50X变压器油池直径之比的增大,轴向无量纲温度升高比生物柴油和正庚烷油池快。最后系统地给出了25℃及90℃下KI50X型特高压变压器油燃烧特性拟合公式的一系列参数。

航空煤油火灾蔓延特性及抑制机制研究

结合军队油料安全储备、火灾防控要求的背景,聚焦液体池火灾蔓延规律的研究方向,围绕表面流、初始温度和油池厚度及宽度等因素,分析了其对油料池火发展过程、演变规律的影响;围绕解决军队航空煤油安全供应问题,阐述了火焰蔓延抑制的两类关键技术(物理抑制和化学抑制),为军用油库安全储备油料、预防控制火灾提供了重要参考,对科学配置消防器材、合理制定救援灭火方案提供了理论指导。

不同尺寸的油盘池火灾临界参数研究

以航空煤油为燃料,分别选用300、450、600、900mm四个不同直径的油盘进行池火实验。研究不同油盘直径,不同高度的火焰温度和热辐射。结果表明,同一高度处,火焰燃烧速率、油池火达到的最高温度和产生的热辐射均随油盘直径增加而升高;油盘直径一定时,油池火的温度随高度的增加而增加,热辐射值随高度的增加呈递减趋势。实验发现,直径900 mm油盘测量高度30 cm处测得"辐射死区"的存在。

基于裸装热电偶的开放油池火焰测温误差修正方法

为了准确地测量开放环境中油池火烧实验的火焰温度,本文建立了开放池火中裸装热电偶的火焰测温修正模型,并对测温误差的主控机制进行识别。以煤油燃料为例,分析了不同火焰包覆厚度的火焰辐射特性,探究了典型火焰温度下火焰包覆厚度、热电偶辐射率和环境温度对测温误差的影响规律。结果表明:火焰辐射率随着火焰包覆厚度的减小而呈现指数级减小的变化趋势;作为模型的主控参数,火焰包覆厚度的减小导致测温误差急剧增加,最大可达258.6 K。在此基础上提出了煤油火烧实验中需要对测温误差进行修正的热电偶火焰包覆厚度界限值;较高的热电偶辐射率会导致更大的测温误差,而开放环境温度的波动对测温误差的影响几乎可以忽略。

小尺度乳化柴油池火的沸腾燃烧特性实验研究

使用乳化柴油是实现发动机节油减排的重要方式,而含水率是影响乳化柴油燃烧效率的关键因素。为了预防乳化柴油泄漏火灾并减少人员伤亡和财产损失,该文采用直径为150 mm的不锈钢油盘,实验研究了含水率分为0%、 5%、 10%、 15%和20%的油包水(W/O)型乳化柴油池火的燃烧和沸腾特性。根据燃烧速率和火焰高度的变化情况,将乳化柴油燃烧过程划分为初始增长阶段、沸腾燃烧阶段、脉动阶段、稳定燃烧阶段和熄灭阶段,其中前3个阶段的燃烧有水参与,而后2个阶段的燃烧特性与0#柴油池火的稳定燃烧阶段和熄灭阶段基本一致。随着含水率的增加,沸腾燃烧阶段和脉动阶段的时间呈“增加—稳定—增加”的趋势,而稳定燃烧阶段的时间呈“减少—稳定—减少”的趋势。乳化柴油池火燃烧过程出现了沸腾燃烧并导致火焰高度下降现象。该研究有助于乳化柴油泄漏火灾的风险评估。