不同邊沿高度條件下正庚烷油池火燃燒特性研究.pdf

1、化石燃料推動(dòng)了社會(huì)文明的發(fā)展,作為最重要的化石燃料,石油與現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)生活都息息相關(guān)。然而,石油及其衍生的液體燃料具有易燃易爆等火災(zāi)隱患,石油儲(chǔ)罐儲(chǔ)量大、排列密集的特點(diǎn)更增加了發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)性。為了給儲(chǔ)罐增容,儲(chǔ)罐通常具有較高的側(cè)壁,在未完全灌裝時(shí)具有較大的邊沿高度,會(huì)對(duì)火災(zāi)的燃燒特性產(chǎn)生影響。因此,研究油池的邊沿高度對(duì)燃燒行為的影響可為石油儲(chǔ)罐火災(zāi)的防治建立理論基礎(chǔ)。
　　本文主要采用實(shí)驗(yàn)和FDS數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,探討了邊

2、沿高度對(duì)油池火燃燒特性的影響。研究對(duì)象主要包括不同邊沿高度正庚烷(C7H16)油池火的燃燒速率、火焰形態(tài)和輻射特性。為了避免外界環(huán)境風(fēng)的干擾,選擇大空間火災(zāi)實(shí)驗(yàn)廳作為實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。實(shí)驗(yàn)采用5cm、10cm、15cm和20cm直徑的油池,邊沿高度分別設(shè)置為0.25、0.5、1、1.5和2倍油池直徑,實(shí)驗(yàn)中使用液面平衡裝置將燃料層厚度維持在3cm,使用電子天平記錄質(zhì)量損失。使用CCD攝像機(jī)記錄火焰發(fā)展過程,并進(jìn)一步處理生成火焰概率分布圖,選取概

3、率值為0.5的圖像邊界確定火焰高度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所有尺寸的燃燒速率均隨邊沿高度呈現(xiàn)先下降后上升再下降的變化趨勢(shì),并分別分析了各個(gè)階段的熱反饋機(jī)制?；鹧娓叨确矫?除5cm直徑的油池外,其他尺寸油池火焰高度趨勢(shì)保持一致,均隨邊沿高度呈指數(shù)下降。5cm直徑的油池隨著邊沿高度的增加先上升后下降。油池火輻射熱通量和輻射分?jǐn)?shù)均隨著邊沿高度的不斷增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì),其轉(zhuǎn)折點(diǎn)在h*=0.5處。
　　數(shù)值模擬將實(shí)驗(yàn)中測(cè)定的燃燒速率作為火

4、源的設(shè)置參數(shù),采用與實(shí)驗(yàn)相同的油池尺寸。油池上方設(shè)置有3D×3D×4D的開放空間,滿足火焰的空氣卷吸。模擬部分主要研究了火焰高度(實(shí)際火焰高度、火焰下探高度)對(duì)邊沿高度的演化規(guī)律和油池內(nèi)部空間的熱力學(xué)性質(zhì)。當(dāng)D=5-10cm時(shí),實(shí)際火焰高度隨隨邊沿高度呈現(xiàn)了先下降后上升再下降的趨勢(shì),火焰下探高度則表現(xiàn)為線性增長(zhǎng)規(guī)律;當(dāng)D=15-20cm時(shí)實(shí)際火焰高度呈現(xiàn)了先下降后上升的趨勢(shì),火焰下探高度則先上升后下降;二者比值與邊沿高度之間的關(guān)系可采用