城市交通隧道电动汽车火灾安全研究进展

城市电动汽车数量增加给城市交通隧道消防安全带来了新的挑战。论文首先归纳了隧道内电动车辆火灾研究的科学问题和关键技术问题,总结了电动汽车火灾成因及研究手段、火灾燃烧热特性、燃烧产物特性等领域的研究成果,分析了隧道狭长受限空间结构对电动汽车火灾发展过程的影响,探讨了城市交通隧道电动汽车火灾的消防救援。根据现行消防标准规范及隧道消防设计指南,讨论了应对电动汽车火灾交通隧道消防系统设计需要改进的要点。研究表明,新能源车火灾场景比燃油车火灾场景更复杂,主要表现在电池不稳定的喷射火源、持续时间、峰值热释放和峰值温度、汽车带电风险等方面。目前电动汽车火灾实体试验研究主要是在大空间或者开放空间中进行,隧道受限空间对电池燃烧特性影响、电动汽车火灾羽流特性以及有毒烟气蔓延及控制还缺乏系统性研究。研究成果能够为城市交通隧道的消防设计、安全运营以及应急救援预案制定提供参考。

尾矿库的渗流流速检测技术研究

渗流是指流体在孔隙介质中的流动。当降雨量过大或尾矿库附近有大型水源就会易形成渗流,使尾矿库存在溃坝的危险。为了能够检测尾矿库渗流的真实流速,在进行渗流检测时不改变渗流的流动状态,设计了一种基于热式温差原理的渗流检测仪,当流体流经加热模块表面时会带走一部分热量,并将该部分热量继续通过热传递的形式传递到下游的温度传感器外壁,封装在内部的温度传感器对温度进行采集,上下游两端的温度传感器采集到的温差信号经过采集电路转换为电信号,并发送给MCU进行数据处理,通过相应数值换算,可在阿里云端及上位机端观测到当前渗流流速。该检测仪装置体积小,安装方便,无需接过多的外部设备,可掩埋在尾矿库中进行长期实时监测,且不会对周围环境造成污染。

热辐射强度对煤燃烧特性的影响实验研究

为研究温度对煤燃烧特性的影响,采用锥形量热仪在不同热辐射强度(35、40、45、50 kW/m^(2))下对朱集东煤矿气煤进行燃烧测试。结果表明:煤样热释放速率峰值随热辐射强度增加而增大,热辐射强度50 kW/m^(2)时煤样热释放速率峰值为81.54 kW/m^(2),较35、40和45 kW/m^(2)时分别增加15.96%、10.41%和1.53%;煤样总热释放量变化顺序为45 kW/m^(2)组>50 kW/m^(2)组>40 kW/m^(2)组>35 kW/m^(2)组,即随热辐射强度增加先增大后减小。随着热辐射强度由35 kW/m^(2)增加至50 kW/m^(2),煤样质量损失速率峰值与总质量损失量均呈上升趋势,分别增加了38.15%和13.75%。在燃烧后期,45 kW/m^(2)组的CO释放量峰值最小,为0.36 kg/kg,相较于35、40和50 kW/m^(2)组分别降低了0.33、0.27和0.04 kg/kg。

酚醛环氧乳液的制备及其漆膜耐热和燃烧性能研究

为了开发具有高耐热性的酚醛环氧基成膜物,满足防火涂料耐热性能的要求。以相反转技术制备了酚醛环氧乳液,利用正交实验极差分析法,探讨了乳化剂种类、乳化剂用量及助溶剂用量对乳液性能的影响,并通过DSC、TG、微型量热分析(MCC)对其固化漆膜的耐热和防火性能进行研究。结果表明:采用6%由羟基与环氧基物质的量比为1∶1时合成的乳化剂、6%助溶剂制备的酚醛环氧乳液,粒径最小为900 nm,分布均一且稳定性好。酚醛环氧乳液制备的漆膜的玻璃化转变温度为98.78℃,800℃时残炭率为17.7%,均显著高于由普通双酚A型环氧乳液对应漆膜的。且酚醛环氧漆膜在燃烧时的热释放速率低于普通双酚A型环氧乳液对应漆膜的,可应用于防火涂料。

半封闭空间内电动自行车锂离子电池热失控研究

制作了阻燃防护幕布覆盖的鞍座支架模型,基于ISO 9705试验平台,搭建了电动自行车热失控装置,研究了电动自行车20 Ah/48 V磷酸铁锂电池、35 Ah/60 V三元锂电池在197.0 L半封闭空间内的热失控特性。结果表明,在试验条件下,磷酸铁锂电池热释放速率峰值为151.40 kW,泄压口外侧30 cm处测得的火焰温度最高,为597.5℃;三元锂电池的热释放速率峰值可达0.86 MW,泄压口外侧30 cm处测得的火焰温度最高,为630.3℃。

角蛋白植酸涂层棉织物的协同阻燃效果

为了更好地推广生物质材料的阻燃应用,以角蛋白(WK)和植酸(PA)为阻燃剂,采用浸轧喷涂法对棉织物进行阻燃整理,研究两者对棉织物的协同阻燃效果。通过红外光谱仪、极限氧指数仪、热分析仪和微型燃烧量热仪等测试不同棉织物的燃烧性能。结果表明:随着整理次数的增加,WK/PA复配整理织物损毁长度减少,由30 cm下降至15 cm,最低4.5 cm;极限氧指数增大,由原来的18%增加到28.4%,最高到33.3%,且无续燃和阴燃发生,产生了较好的阻燃效果。认为:该方法可以有效解决棉织物的阴燃,为棉织物的阻燃改性提供了一种有效的解决方案。

预喷射技术对生物柴油发动机热性能的优化

利用GT-suite软件对某柴油机燃用生物柴油在特定工况下采用预喷射方案缸内工作过程进行了数值计算,测定了不同掺合比生物柴油理化特性,分析了不同掺合比、预喷量和预喷-主喷间隔对燃烧过程的影响。研究结果表明,柴油机扭矩随着生物柴油掺合比增大而下降;在主喷角不变时,不同掺合比生物柴油对应主喷阶段放热率变化较小;相同预喷-主喷间隔和掺合比生物柴油时,随着预喷量增加,预喷阶段放热率峰值增大,主喷射阶段放热率峰值降低且前移;相同主喷角和掺合比生物柴油时,不同预喷-主喷间隔生物柴油放热率曲线形状趋于一致,预喷阶段放热率随着间隔角增大而前移。预喷射能有效地降低发动机排放,综合扭矩、放热率与排放值确定B5-5%-20方案为改善该柴油机在2200r·min-1工况下最优预喷射方案。

低压环境下锂离子电池热失控特性研究进展

理解低压环境下锂离子电池热失控特性,对高原低压环境电池储能系统的安全运行以及航空运输至关重要。对低压环境下锂离子电池单体的热失控特性[包含喷发特性、表面温度、点燃时间、热释放速率(HRR)、质量损失率(MLR)和总产热量(THR)等]以及电池模组热失控蔓延特性进行综述。低压环境下,锂离子电池单体燃爆响应时间变长,HRR、MLR和THR均降低。对今后的研究方向给出建议,为低压环境下锂离子电池的安全设计提供理论支持。

放热率对效率的影响及对HCCI燃烧负荷限值评测

基于理论循环和校准后的GT-Power模型研究了燃烧放热率对车用发动机热效率、最高燃烧压力、压力升高率及能量分配的影响规律。理论循环研究表明热效率仅取决于加热时刻相对于上止点的角度,与上止点前后无关,即加热时刻所对应的热效率关于上止点具有对称性。GT-Power模拟研究表明:实际循环中由于传热、摩擦损失的增加使得放热率对应热效率沿上止点不对称,持续期越长、重心越偏离上止点不对称性越明显;对于HCCI燃烧模式,由于放热持续期很短、且靠近上止点,即使完全在上止点前燃烧其热效率也较高;均质、低温、稀燃燃烧模式,由于加热量直接决定缸内温度及传热量,其负荷拓展受到理论上的限制。

普通轿车燃烧特性的试验研究

为研究普通轿车火灾状况下的燃烧特性,给汽车库火灾防治提供基础数据,利用10 MW大型量热器,对3辆普通轿车的燃烧特性进行试验研究。3次试验点火源分别位于发动机舱、油箱和驾驶室,重点分析火灾发展状况及火灾对周围环境的影响。试验测量参数主要包括火灾热释放速率、对周围环境的热辐射强度、汽车表面及周围火场温度等。研究结果表明,普通轿车火灾发展与点火位置及汽车材料密切相关,在火灾增长阶段,汽车火灾发展速率因点火位置的不同而异,火灾增长速率最大可超过t2超快速火。火灾时,若无汽油大面积外泄,热释放速率一般不超过4.5 MW,若油箱发生大面积漏油,火灾热释放速率可达6.8 MW,距离车辆0.6 m处的热辐射强度一般会超过汽车的临界引燃热辐射强度,相邻车辆容易被引燃。

100号航空汽油池火燃烧特性试验研究

从燃烧速率及热释放速率、火焰脉动特征、热辐射特性等方面研究了100号航空汽油池火的燃烧特性。通过电子天平实时采集数据并进行处理得到池火燃烧速率,利用全尺寸热释放速率测量系统测量池火热释放速率,通过图像处理技术对池火脉动特征进行分析,通过在火焰一定距离处布置热流计得到池火热辐射特性相关参数。结果表明:100号航空汽油池火稳定燃烧速率大于普通汽油燃烧速率,最大燃烧速率和衰减因子均大于普通汽油参数值;小尺寸池火热释放速率不稳定,随着油池尺寸的增大,热释放速率稳定性增强;池火火焰周期性脉动现象非常明显,脉动频率试验值与Pagni公式预测值接近;在油池液面高度产生的辐射强度随着无量纲距离L/D的增大呈指数衰减,拟合得到的曲线公式所对应参数值与油盘等效直径呈线性关系,通过此关系得到100号航空汽油池火热辐射统一方程。

基于多米诺效应的锂离子电池热释放速率分析方法

常用实验手段测得单节锂离子电池热释放速率无法真实反映航空运输包装件内大量锂离子电池因发生多米诺效应导致热量散失及传递过程间歇性变化。本文提出一种基于多米诺效应的锂离子电池热释放速率等效分析方法,即通过自主设计的实验平台对3×3排布的典型18650型锂离子电池热失控后发生的多米诺效应及各节电池表面温度进行分析。利用FLUENT使用标准18650型锂离子电池热释放速率曲线用于同等实验条件下的锂离子电池热失控传播仿真模拟,采用二分法逐次修正标准热释放速率、使仿真和实验的锂离子电池表面温度相符。将获得等效的锂离子电池热释放速率曲线再次应用于仿真,得到各电池的最高温度及达到最高温度的时间和实验数据相吻合,验证了修正后的等效热释放速率模型可靠性。该方法可适用于各型号及不同数量包装件内锂离子电池热释放速率获取,指导航空运输锂离子电池火灾防控工程实际。

太阳能热发电机组蓄热堆积床放热性能数值模拟

蓄热堆积床是否具有高效蓄、放热能力是太阳能热发电技术的关键。根据高温蓄热球与载热流体间的能量平衡,考虑载热流体与蓄热球之间的换热系数,以及相变材料密度的变化,建立了堆积床放热过程的数学模型,并进行了数值模拟,讨论了载热流体流速、相变材料初温、蓄热球半径和孔隙率对蓄热堆积床放热过程的影响。结果表明:载热流体流速越快,蓄热堆积床放热速率越大;孔隙率越小,越不利于蓄热单元散热,但对堆积床整体放热和蓄热有利;相变材料初温仅对显热放热阶段有影响,降低初温,可缩短整体放热时间;蓄热球半径越小,蓄热堆积床放热速率越快,蓄热量也越大。

热老化对阻燃PVC电缆燃烧性能的影响

采用锥形量热计对不同热老化程度的阻燃PVC电缆的引燃特性和热释放规律进行试验研究。结果表明,电缆试样的引燃时间随热老化程度的增加而延长,老化前期引燃时间增大较快,后期减缓;热释放速率的初始峰值随热老化程度的增加呈下降趋势;火灾性能指数随老化时间的延长总体呈下降的趋势。故与新投入使用的电缆相比,老化电缆的引燃危险和热危险相对减小。

喷射定时对柴油机排放和燃烧过程的影响

以一台重型柴油机为研究对象,在低速低负荷工况下,分析预喷定时和主喷定时对排放及燃烧过程的影响规律。结果表明:在主喷定时、预喷与主喷油量比例一定以及EGR率一定的情况下,随着预喷定时往压缩上止点推迟,NO_x和Soot逐渐上升,HC和CO排放逐渐下降,有效热效率逐渐上升;在预喷定时、预喷与主喷油量比例一定以及EGR率一定的情况下,随着主喷定时推迟,NO_x逐渐下降,Soot排放呈现先上升后下降的趋势,HC和CO排放逐渐上升,有效热效率逐渐下降。

典型碳纤维环氧复合材料火灾特性研究

为研究碳纤维环氧复合材料的火灾特性,用锥形量热仪等仪器,对单向碳纤维预浸料、双向碳纤维布和碳纤维夹层板等3种典型材料进行试验,测定其燃烧速度、极限氧浓度、热释放速率(HRR)、失重率等性能参数,分析其热稳定性和燃烧特性。结果表明,点燃位置对材料的火焰传播速度影响较大,底部点燃时燃烧速度较快;泡沫芯材受热易形成炭层,炭层能降低火焰传播速度、增大极限氧浓度;泡沫芯材在较低温度下就会受热分解,其点燃时间、达到HRR峰值时间、热解和放热时间均提前;当采用相同环氧体系时,织造方式对碳纤维复合材料燃烧性能和热稳定性能影响不大。

可逆比热容法测量反应堆中子注量率的可行性及应用前景

热分析仪器和测量技术的迅速发展为通过测量受辐照材料热性质的变化测量中子注量提供了可能。本文提出采用调制差示扫描量热(MDSC)法测量反应堆辐照的含硼材料可逆比热容的变化,进而得到反应堆的中子注量率。从理论和实验两方面讨论了利用该方法测量反应堆中子注量率的可行性。介绍了可逆比热容法测量反应堆中子注量率的原理和实验方法。展望了这种测量方法在测量高注量反应堆中子注量率的应用前景。

海底隧道背负式列车火灾热释放速率研究

介绍汽车燃烧热辐射理论和烟气辐射理论。建立基于汽车燃烧热辐射和烟气辐射的受限空间内汽车间引燃模型,讨论不同火源位置对背负式列车车厢火灾热释放速率的影响。针对凹底双层(SQ6型)背负式列车的车型结构,设计火灾热释放速率理论计算模型。车厢内下层汽车横向引燃仅需考虑着火汽车的辐射作用,上层汽车引燃需要同时考虑热烟辐射作用。针对SQ6型背负式列车,绘制不同火源位置下汽车燃烧的热释放速率曲线。研究结果表明:背负式列车火灾最大热释放速率约为11 MW,且下层汽车燃烧引发的火灾的最大热释放速率大于上层相同位置的汽车火灾,位于中部汽车燃烧引发的火灾的最大热释放速率值大于车厢端部汽车引发的火灾。

热敏性能对洒水喷头控火效能影响的试验研究

为研究热敏性能对洒水喷头的动作性能、控火效能以及对建筑空间的保护性能的影响,在安装高度分别为3 m和8 m的情况下,采用快速响应喷头和特殊响应喷头进行4次足尺实体火试验。喷头公称动作温度均为68℃,响应时间指数(RTI)分别为35(m.s)1/2和65(m.s)1/2。试验结果表明,各种试验条件下,洒水喷头均能及时动作,且喷头动作后均能提供足够的消防保护,并有效将火势控制在限定区域内。采用快速响应喷头较特殊响应喷头约提前20%动作,且火场环境最高温度、顶板结构最高温度、热释放速率和货物烧损率均较特殊响应喷头低。安装高度越高,热敏性能对洒水喷头控火效能的影响越明显。