复合超细干粉灭火剂灭火性能研究

为进一步提升现有干粉灭火剂灭火效能,首先以化学纯氢氧化镁为添加剂,制备复合型超细干粉灭火剂;然后分别用热重分析仪（TGA）和差示扫描量热仪（DSC）等仪器开展热分解试验;最后通过小尺寸灭火试验,对比分析各类灭火剂的灭火效能和抑制有毒有害气体的能力。结果表明：用氢氧化镁能提高复合超细干粉灭火剂在热分解过程中的分解速率峰值,降低各分解阶段的特征温度,减小灭火剂用量、缩短灭火时间、降低最小灭火浓度（MEC）,有效抑制有毒有害气体的产生。

泄漏引发液体过热爆沸机理及规律研究

为探究储罐泄漏引发液体过热爆沸的机理及规律,实验建立了小型装置,对爆沸过程中的气泡演化、压力及介质过热度响应进行研究。根据介质过热度的变化特征,提出表征沸腾延时程度的参数——过热时间,并建立相应描述过热时间的数学模型。实验结果表明,容器破裂后,大量气泡于介质内部产生并迅速成长,其成长可分为相对稳定阶段与加速成长阶段,而后引起明显的压力反弹。整个沸腾自上而下、自内壁向介质内部进行,且介质经历过冷—饱和—过热—饱和—过冷的循环过程。此外,实验发现初始压力的升高或初始液位的降低,都会使介质达到的最大过热度提高,尤其是50%初始液位时其介质最大过热度高达9.4℃。而随着初始压力或初始液位的升高,过热时间呈明显降低趋势,且初始液位升高时还会引起更明显的压力反弹。基于实验数据,对过热时间数学模型进行验证,结果表明数学模型计算结果和实验数据基本吻合。

20L近球形容器中甲醇喷雾液滴爆炸特性实验研究

为了评估易燃液体喷雾的爆炸风险,借助喷雾粒度仪、高速相机以及喷雾爆炸实验系统,围绕2种粒径(表面积平均粒径:2.0μm±0.5μm;18.0μm±0.5μm)的甲醇喷雾,研究点火位置和延迟时间等因素对甲醇喷雾爆炸特性的影响。结果表明:甲醇喷雾粒径均随环境温度的增加而减小,当甲醇喷雾浓度较大时,环境温度对于甲醇喷雾粒径的影响更为显著;甲醇物料温度的改变对于其粒径的影响很小。随着点火延迟时间的增大,甲醇喷雾爆炸特性参数均呈现先增加后减小的趋势,在τ=120 ms时最大。受限空间内甲醇喷雾采用中心或上部点火方式,当甲醇喷雾浓度为356.4 g/m^(3)(φ=1.8)时,甲醇喷雾爆炸特性参数均取得最大值;与上部位置点火相比,中心位置点火的甲醇喷雾爆炸特性参数值较大。

复合干粉中氢氧化铝的最佳质量分数研究

为开发高效干粉灭火剂,以超细ABC干粉为基料、氢氧化铝为添加剂,制备一种新型复合干粉灭火剂。通过灭火试验,测定含有不同质量分数氢氧化铝的复合超细干粉的灭火效能和对火焰烟气中有毒气体的抑制效能。结果显示,随着复合超细干粉中氢氧化铝质量分数从0%增加到10%,火焰温度下降速率和火焰高度下降率均呈现先上升后下降的趋势,而灭火剂最小灭火浓度(MEC)和灭火时间则先减小后增大;当氢氧化铝质量分数为4%时,灭火效能和抑烟性能最佳。热重(TG)分析结果表明:氢氧化铝可以加快复合超细干粉的热分解速率峰值,从而提升灭火效能。

温度和浓度对甲醇喷雾爆炸特性参数的影响

采用20 L球形喷雾爆炸实验系统,探究甲醇在不同环境温度、物料温度及喷雾浓度下的爆炸特性规律。结果表明:20 L爆炸球内甲醇喷雾液滴爆炸极限范围为118.8~594.0 g/cm^3,与纯气相爆炸极限范围(78.6~628.6 g/cm^3)相比,甲醇喷雾液滴爆炸极限范围较窄,喷雾液滴的爆炸敏感性比纯气相甲醇蒸汽低。随着爆炸球内环境温度的升高,甲醇喷雾爆炸极限范围变宽,受限空间内甲醇气液喷雾点火成功概率增大。当甲醇物料自身温度或爆炸容器内环境温度保持不变时,相应爆炸特性参数在Φ=1.8拐点处均呈现先增大后减小的趋势。当Φ=1.8时,甲醇喷雾爆炸存在最大超压峰值。环境温度、物料温度的升高可以提高雾化质量,促进扩散燃烧。但是环境温度的变化较之物料温度的改变对于甲醇液滴喷雾爆炸特性参数的影响更为显著。环境温度和化学当量比二元变量共同影响着甲醇喷雾爆炸强度值,当Φ=1.8,环境温度为303.15 K时,甲醇的喷雾爆炸强度大于甲烷气体爆炸的爆炸强度。

受限空间内甲醇喷雾液滴形成及其爆炸特性

为防控工业喷雾爆炸和完善喷雾爆炸测试方法,在20 L球形喷雾爆炸测试系统内,实验研究了不同环境压力、喷射压力及浓度下的甲醇喷雾液滴形成及爆炸特性规律。结果表明:增大喷射压力更易致使甲醇破碎成微小液滴,甲醇喷雾液滴爆炸极限范围变宽;环境压力的增大导致甲醇喷雾液滴粒径变大,喷雾液滴爆炸极限范围变窄,一定程度上可以有效抑制甲醇泄露可能导致的次生衍生事故发生。当爆炸容器内环境压力为0.1 MPa、喷射压力为2.1 MPa、甲醇喷雾浓度为356.4 g/m3、甲醇液滴索太尔平均直径为2.5μm时,爆炸特性参数(最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率及层流燃烧速度)在上述拐点处取得最大值;小粒径(1~15μm)的液滴在外界能量作用下,更易被点燃,且爆炸过程中瞬态物理化学反应更为迅速和剧烈;较大粒径(22μm以上)的液滴会出现点火困难现象,然而点火成功后,爆炸特性参数均随甲醇喷雾浓度增加而增加,呈现近似线性规律,此时液滴粒径对上述爆炸特性参数的影响可以忽略。研究结果有助于理解喷雾液滴爆炸规律、完善相应测试方法和安全设计。