高强度玻璃纤维对阻燃增强PET性能的影响

研究了高强度玻璃纤维对阻燃增强聚对苯二甲酸乙二酯(PET)材料性能的影响,并制备了综合性能优良的高性能阻燃增强PET材料,同时分析了高强度玻璃纤维和普通无碱玻璃纤维在PET材料中的尺寸分布。结果表明:高强度玻璃纤维的表面处理可以有效提高阻燃增强PET材料的性能;阻燃增强PET的性能随着玻璃纤维含量的增加而提高,高强度玻璃纤维比普通无碱玻璃纤维能更好地改善PET材料的综合性能。

基于5 kHz平面激光诱导荧光的射流火焰局部熄火时空特性分析

基于高频光学测量手段研究射流火焰局部熄火的分布特性,对于分析燃烧场不稳定性机理有重要意义。建立5 kHz的平面激光诱导荧光测量系统,对高速射流火焰开展实验研究,并获得火焰结构的动态发展过程;将双边滤波、竖直滑窗局部自适应阈值等图像处理方法引入平面激光诱导荧光图像的预处理,在局部断裂结构数量特征的基础上,提取局部断裂结构长度和空间位置等特征;基于上述特征深入解析局部熄火的时空分布特性,进一步完善高频平面激光诱导荧光诊断与分析方法。研究表明:双边滤波算法处理后,图像峰值信噪比为34.3 dB,结构相似度为0.93,噪声水平显著降低,获得了较好的去噪效果;使用竖直滑窗局部自适应方法进行图像分割的F1分数达到93.30%;断裂结构累计数量随时间线性增加,当射流马赫数由0.5增至1.6时,单侧图像断裂结构的每秒累计数量从790.7增至9 217.2,并且局部熄火频率与射流马赫数呈指数关系;断裂结构主要分布区域为火焰臂及上侧中央燃料区。本研究进一步拓展了高频平面激光诱导荧光技术的应用能力,证明了高频平面激光诱导荧光技术用于局部熄火时空分布特性研究的可行性。

马赫数10条件下冲压发动机内氢气燃烧特性试验

针对高马赫数超燃冲压发动机面临的高效燃烧组织挑战,本文提出了一种凹腔后缘激波强化的高马赫数超声速燃烧组织技术,并设计了一套燃烧室采用双侧对称布置凹腔结构的三维发动机试验模型。采用OH*基化学发光光谱诊断与壁面测压相结合的试验手段,在自由活塞驱动激波风洞的名义Ma=10流场中,对凹腔上游横向氢气射流的燃烧特性进行了研究,并讨论了模拟流场的重复性,给出了氢气燃烧演化特征、火焰稳定结构及释热特性。不同车次的总压等流场参数表明试验流场具有较高的重复性,可保障氢气燃烧特性的可复现性。通过观察试验过程中OH*基动态发光特征发现,在高焓激波风洞发动机试验中采用燃料提前喷注的方法使发动机流道在空气主流到来之前充盈大量的氢气,进而在主流到达发动机内的瞬间形成所谓“激波管流动-燃烧”效应,使来流空气与氢气接触面发生自点火与剧烈燃烧,产生显著不同于发动机正常工作情况下的点火与燃烧机制,但随着主流趋于平稳,“激波管流动-燃烧”效应消失,在高总温气流的自点火效应与凹腔后缘的X型激波耦合作用下,火焰稳定在凹腔上游近壁面区的氢气射流尾迹区和凹腔后缘附近的全流场中。通过分析壁面压力分布特征发现,凹腔后缘的X型激波实现了燃烧的强化与火焰的稳定,并获得了最显著的释热压升。这些结果表明高马赫数冲压发动机可利用凹腔后缘X型激波强化燃烧和稳定火焰。

不同结构因子下带连廊高层建筑外墙火竖向蔓延数值模拟

目的 研究带连廊高层建筑发生火灾时火焰蔓延的变化规律,为该类建筑的防火设计提供参考。方法 应用火灾数值模拟软件FDS建立一个33层带连廊建筑模型,分别改变结构因子、窗口数量两种因素进行模拟,分析该模型在不同条件下的温度分布等温线和温度曲线。结果 结构因子为0.4、0.8、1.2,窗口数量为二、三、四时,达到危险温度540℃,火焰融合高度随结构因子和窗口数量增加而上升;随着结构因子的增加,火焰融合高度提高了0.25~12.5 m;随着窗口数量的增加,火焰融合高度上升了0.9~6.37 m;结论 带连廊高层建筑外墙火焰蔓延高度受结构因子和窗口数量影响;随着窗口数量增加,结构因子对火焰融合高度影响越大,结构因子越大,火焰融合高度越高;建议带连廊高层建筑连廊部分结构因子小于0.8,并选用结构因子为0.8时的火焰融合高度作为外部蔓延防火阻隔区高度。

阻燃涤纶织物的高温高压法制备

通过高温高压法对涤纶织物进行阻燃整理,讨论了碱预处理、渗透剂JFC、三聚氰胺质量分数、浴比、整理时间等对涤纶阻燃性能的影响。结果表明,涤纶织物经过碱预处理后,损毁长度减小到12.5 cm,使用渗透剂JFC可以消除涤纶织物燃烧时带来的熔滴。当三聚氰胺质量分数为10%、渗透剂JFC为2 g/L、浴比为1∶30、温度为130℃、时间为60 min时,整理后阻燃涤纶织物的损毁长度由原布的30.0 cm(烧穿)减小到8.4 cm,无续燃、阴燃和熔滴,极限氧指数由原布的21.0%提高为30.8%,且整理对织物的力学性能影响不大。经过5次水洗后,阻燃涤纶织物的损毁长度为13.7 cm、极限氧指数为28.4%,无熔滴,具有较好的阻燃性能。

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Mask R-CNN的锅炉火焰图像核心高温区域提取

为了提高锅炉火焰核心高温区域特征提取的准确性和稳定性,结合四角切圆燃烧锅炉火焰特点,提出了一种基于Mask R-CNN的火焰核心高温区域轮廓提取方法。通过某330 MW燃煤锅炉工业火焰监控系统获取约10 000帧历史运行工况的火焰图像进行建模,并对升负荷工况的火焰图像进行在线处理验证。结果表明:基于Mask R-CNN模型的核心高温区域检测精准率达到92.35%,相比于传统的阈值分割法、边缘检测法具有更高的稳定性;Mask R-CNN模型能更好地适应变负荷时脉动火焰波动、快速变化的特点,轮廓边缘受其他区域的影响较小,有助于针对火焰核心高温区域轮廓进行火焰几何特征、分布特征的提取计算。

耐高温阻燃输送带覆盖胶的研制

介绍了耐高温阻燃输送带覆盖胶的研制,经优化组合最终确定覆盖胶配方为:乙丙胶CO054/S537-370/30,炭黑N22050,Sunpar 2280/HY209树脂20,阻燃剂十溴二苯乙烷/三氧化二锑/硼酸锌16/8/7,过氧化二异丙苯/TAIC 6,防老剂MB/MC4454。采用该配方生产的输送带耐热性能达到了GB/T20021—2017中T4级别要求,阻燃性能达到了GB/T10822标准K2级别要求。

力箭一号分离系统设计与验证

针对力箭一号(PR-1)一二级分离时刻结构壳段不憋压失效,二级姿态可控,火箭滑行阶段零过载条件下,整流罩无过载分离以及三四级分离不因火工品而产生多余物的需求,进行分离系统设计。区别于传统设计,一二级分离采用被动排焰热分离,三四级分离采用非火工分离冲量装置,整流罩基于能量法设计零过载下旋转分离。通过大型地面和飞行试验,验证了PR-1采用的3种新型分离设计的可靠性。

船用高闪点喷气燃料池火实验分析

为掌握船用高闪点喷气燃料燃烧的相关特性,在搭建的8 m×13 m×7.5 m钢制舱中内进行了0.5 m×0.5 m×0.1 m与1 m×1 m×0.1 m两种火源面积的船用喷气燃料燃烧性能实验分析。在验证实验重复性和有效性的基础上,对不同火源面积和不同燃烧时间的高闪点喷气燃料所形成的热流场进行实验,重点考察燃烧面积和燃烧时间对温度场、辐射强度,以及火焰高度的影响。通过对结果分析得到,增加燃料质量燃料持续温度燃烧时间增加的倍数大于质量增加的倍数;火源面积的增大使得热量的聚集效应更加明显,温度梯度更大,热辐射更强,周围温度更高;结合实验数据和Heskestad公式,有效预测该型高闪点喷气燃料在某一火源面积下的热释放速率和火焰高度。

特种功能电线电缆用防火涂料的制备及性能测试研究

本研究旨在优化聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)、季戊四醇(PER)的传统膨胀阻燃配方基础上,通过添加二氧化钛和氧化铝硅纤维,制备得到一种新型膨胀阻燃体系的防火涂料。本文充分分析、讨论了该防火涂料的阻燃特性和物理性能。通过实验可知,制备得到的防火涂料具有抵御快速升温和1100℃高温的能力,抵御温度比国家标准要求高出40℃。本研究制备的防火涂料可进一步应用于石油、电信、军事、隧道和电力等用途的电缆和电线产品。

基于炉效试验的660 MW超临界W炉烟煤掺烧经济性评估

贵州某660 MW超临界W型火焰锅炉实际燃用的煤种严重偏离设计煤种,长期存在脱硝入口烟温及锅炉排烟温度偏高的问题,电厂采用掺烧烟煤方式解决该问题。通过不同比例的烟煤掺烧试验可知,随着烟煤掺配比例增加,总体灰量减少、飞灰含碳量与排烟温度下降明显,锅炉效率随之提高。对比不掺烧烟煤,烟煤掺烧比例从8.3%增加到16.7%时,锅炉热效率分别提高0.75%和1.9%,供电煤耗分别下降2.62 g/kWh和7.11 g/kWh。按年发电量60亿kWh进行核算,每年采购54.61万t、热值为20.93 MJ/kg的烟煤进行16.7%比例掺烧,年综合收益为723.2万元,进行烟煤掺烧具有较好的经济性,并且可以有效提高锅炉运行安全性和稳定性。

地质样品银、铜、铅、锌测定过程中应用试液称重火焰原子吸收分光光度法的研究

本文应用试液称重火焰原子吸收分光光度法对地质样品银、铜、铅、锌元素进行测定。通过试验发现该方法不仅操作起来非常简便,而且测试速度快,所用试剂较少,试验操作不会对人员和环境造成伤害。另外,这一方法通过国家标准物质测定验证,获得的结果能够满足地质规范相关要求,在地质样品大批量测定过程当中可以推广应用。

无卤阻燃改性超高分子量聚乙烯纤维的制备及性能

通过氮磷系阻燃剂复配方式,以三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为主阻燃剂,二乙基次膦酸铝(ADP)为协效阻燃剂,六方氮化硼(h-BN)为杂化改性剂,白油为溶剂,制备了无卤阻燃超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)纤维。首先对阻燃剂粉体进行干燥、表面处理,然后与白油共混,经过超声波液相分散、研磨机高速研磨,得到无卤阻燃浆料。将此阻燃浆料分散到PE-UHMW纺丝原液中,经双螺杆挤出机挤出得到冻胶丝,冻胶丝经过溶剂萃取、干燥、热牵伸,最终得到阻燃PE-UHMW纤维,对纤维的阻燃性能和力学性能进行表征。结果表明,通过研磨机的反复研磨,可将粉体粒径降低到百纳米级别,更易于在PE-UHMW溶胀液中分散,且极大地提升了阻燃纤维的可纺性;杂化改性剂提升了复配阻燃剂的阻燃性和材料的阻燃等级,当h-BN质量分数为4%时,阻燃剂质量分数可以到20%,PE-UHMW纤维的极限氧指数值达到27.5%,材料阻燃等级达到V-0级;通过一系列改性手段,可使PE-UHMW纤维在添加大量的阻燃粉体后,仍能保持良好的可纺性,且改性对纤维力学性能影响较小,拓宽了PE-UHMW纤维的应用领域,提升其使用价值。

煤油流量对HVOF喷涂FeCrMoSi-Ti_(3)SiC_(2)涂层高温摩擦磨损性能的影响

目的提高燃煤锅炉四管的耐磨性能。方法使用喷雾造粒技术制备FeCrMoSi/Ti_(3)SiC_(2)复合粉末,并利用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在12CrMoV基体上制备煤油流量分别为26、28、30、32 L/h的复合涂层。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及其自带的能谱仪(EDS)、Raman、维氏显微硬度计和摩擦磨损试验机研究FeCrMoSi/Ti_(3)SiC_(2)粉末及其涂层相组成、组织结构,检测涂层的力学性能,并对涂层在800℃下的摩擦学性能和磨损机理进行系统分析。结果粉末物相主要由Ti_(3)SiC_(2)、Fe-Cr和TiC组成,涂层的物相与粉末类似,但是新产生了SiC相,且随着煤油流量的升高,Ti_(3)SiC_(2)物相逐渐分解。当煤油流量为30、32 L/h时,涂层内Ti_(3)SiC_(2)物相大量分解。涂层的硬度和断裂韧性随着煤油流量的升高表现出先升高、后降低的趋势,孔隙率和磨损率呈现先减小、后增大的趋势。当煤油流量为28 L/h时,涂层磨损率最低,约为5.44×10^(-15)m^(3)/(N·m)。结论煤油流量为28 L/h时,涂层表面生成的SiO_(2)、TiO_(2)和Fe_(2)O_(3)等氧化物均匀分布在磨痕和对偶球表面,有效阻挡了对偶球和涂层的直接接触,使得涂层显示出最优异的摩擦学性能。涂层的主要磨损机制为氧化磨损和黏着磨损。

国标火焰原子吸收法检测白酒铅含量范围的扩展研究

本实验建立了一种高含铅量白酒的检测方法,扩展了火焰法的适用范围,在一定程度上衔接了国标法中石墨炉法和火焰原子吸收光谱法检测范围之间的跨度。实验采用硝酸对试样进行消解,经过一系列萃取,通过火焰原子吸收分光光度计对高铅含量白酒进行了测定。结果表明:该方法线性良好,R2可达0.9996,方法检出限为0.58 mg/L;有较好的准确度和精密度,样品加标回收率为88.80%~104.40%,样品重复测定的相对标准偏差(RSD)在0.36%~0.80%。此外,对样品的取样体积进行了检验,结果表明,样品取样量为2 mL、10 mL、20 mL时,样品检测结果均符合准确度要求。

基于磷酸酯的新型阻燃定型相变材料的制备及其性能

针对石蜡定型相变材料(PCM)存在的可燃性等缺陷,本文采用一种新型的聚磷酸酯阻燃剂(OL1001),并探索OL1001与二乙基次磷酸铝(ADP)复配后对定型相变材料(高密度聚乙烯/石蜡)阻燃性能的影响,随后引入自由基捕捉剂NOR116,研究了3种阻燃剂在不同比例下对定型PCM阻燃性、热稳定性、储热性、泄漏量等性能的影响规律,并探索了其阻燃机理。燃烧结果显示,当ADP∶OL1001∶NOR116的质量比为16∶8∶1时,总添加质量分数为23%时,PCM可以通过V-2级(0.8 mm),极限氧指数(LOI)达到25.1%,并具有较好的热稳定性和成炭性。同时,差示扫描量热仪(DSC)测试显示,阻燃后的PCM的储热性可以达到91.4 J/g,具有良好的储热性。热降解动力学显示,表观活化能提高到83.4 kJ/mol,表明引入该体系到材料中后可以显著的提高材料的热稳定性,延缓材料降解。泄露测试表明,阻燃PCM材料在70℃以下无泄漏。力学测试结果显示,阻燃体系对PCM材料的力学性能会产生少量不利影响。扫描电镜(SEM)显示,在凝聚相形成了稳定的炭层。

基于自发辐射分析的高碱煤燃烧炉内在线监测技术研究进展

准东煤等高碱煤在新疆地区储量巨大,但其富含的碱金属元素极易导致炉膛受热面沾污、结渣等问题,会影响锅炉运行的安全性,研发高碱煤高效清洁燃烧发电技术对实现“双碳”目标有重要意义。总结了基于自发辐射分析的高碱煤燃烧炉内在线监测技术的研究进展,重点介绍了发射光谱技术、自发辐射图像处理及成像技术在高碱煤燃烧监测领域的研究现状及应用情况,进而对其发展趋势和动态进行探讨。发射光谱技术通过对火焰发出的不同波长光谱辐射信号进行处理获取温度与组分,近期,已广泛用于测量工业炉膛燃烧火焰温度和气相碱金属质量浓度,并基于此对炉内结渣趋势进行定性判断。自发辐射图像处理及成像技术具备信号空间分布的解析能力,利用CCD、CMOS等面阵传感器获取炉内自发辐射图像,基于图像处理与热辐射成像原理,结合辐射反问题求解方法,可以获得燃烧场在三维空间的温度分布以及二维壁温分布,使结渣的三维可视化监测成为可能。未来需基于发射光谱技术、自发辐射图像处理及成像技术对二维或者三维的受热面结渣沾污进行监测,结合炉内燃烧温度与气相碱金属质量浓度等参数分布,建立高碱煤燃烧受热面结渣沾污的定量判断指标,最终达到对受热面结渣沾污在线预测的目标。

高目数氢氧化镁在PVC能源线缆中的应用

基于无机阻燃剂的高效阻燃和抑烟特性,采用机械法和风选相集合的方法制备了高目数氢氧化镁(MH),并将其添加到聚氯乙烯(PVC)能源线缆中制备成复合材料。利用热失重仪、极限氧指数、烟密度测试箱等对该电线电缆的热性能、燃烧性能、烟密度等物理性能进行了测试,并且采用拉曼光谱仪、扫描电镜和能谱仪对最终的燃烧残炭进行了相关检测。研究结果表明,高目数MH的添加能有效地提高复合材料的热稳定性,T5%和T50%分别提升了3.1%和39.8%,且能够显著提高燃烧后的残炭率。同时,也能够在一定程度上提升PVC复合材料的阻燃抑烟特性,LOI值提升了4.8%,最大烟密度和烟密度等级分别降低了20.9%和29.7%;高目数MH的添加还能够有效地改善残炭的晶化结构及有序化程度,对于炭层的力学强度有提升效果,即能够更有效地抵抗热流和质流的传递;另外,其高目数MH的添加使炭层表面更为致密连续,提升了凝聚相阻隔效果。综上所述,物理法制备的高目数MH在能源线缆中存在较大的应用潜力。

低介损高磷含量环氧树脂的合成及其应用研究

以2,5-二羟苯基(二苯基)氧化膦(DPOHQ)和环氧氯丙烷(ECH)为反应原料,合成了一种高磷含量环氧树脂(DPOEP),并采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)对其结构进行了表征。以活性酯树脂(DFE617)为固化剂,探究了DPOEP的固化反应特性以及DPOEP添加量、含磷环氧树脂结构对双环戊二烯(DCPD)环氧树脂固化体系阻燃性能、介电性能、耐热性能的影响。结果表明:DPOEP/DFE617固化过程基本按一级反应进行。DPOEP能促进DCPD环氧树脂/DFE617体系凝聚相成炭,固化物的极限氧指数可达到36.6%~38.0%,达到UL94 V-0级。环氧树脂固化体系的介质损耗因数随着DPOEP添加量的增加而减小,且在较低添加量下实现环氧树脂固化材料的无卤化阻燃,同时保持良好的热性能。