浸入易燃液體的多孔介質(zhì)表面火蔓延研究.pdf

1、易燃液體在儲存、運輸及使用過程中經(jīng)常會發(fā)生泄漏事故，泄漏的液體浸入到多孔介質(zhì)(砂、土壤等)中，此時如果有外部熱源存在且靠近泄漏地點，就有可能將易燃液體引燃，火焰可能會在多孔介質(zhì)表面迅速蔓延，從而造成更大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。易燃液體浸入多孔介質(zhì)后介質(zhì)表面的火蔓延行為與固體或純液體可燃物表面的火蔓延行為有很大的不同。因此，有必要對浸入易燃液體的多孔介質(zhì)表面火蔓延特性進行深入的研究，它可為預(yù)防易燃液體浸入多孔介質(zhì)后引發(fā)的火災(zāi)事故提供理論基礎(chǔ)

2、和實驗依據(jù)，有助于提高易燃液體泄漏后的防災(zāi)抗災(zāi)能力，確保人民生命財產(chǎn)安全和國民經(jīng)濟健康、快速發(fā)展。
　　 本文研究了多孔介質(zhì)在浸入低粘性的高揮發(fā)性或難揮發(fā)性易燃液體后混合相表面的火蔓延過程。利用高速紋影系統(tǒng)、攝像機以及熱電偶獲得了不同參數(shù)條件下火蔓延過程的紋影圖像、自發(fā)光圖像以及多孔介質(zhì)層內(nèi)部的溫度分布。分析了表面蔓延火焰的外貌結(jié)構(gòu)、各參數(shù)對火蔓延的影響規(guī)律、介質(zhì)層溫度分布規(guī)律以及砂層內(nèi)部的傳熱特性，在此基礎(chǔ)上建立了火蔓延速度模

3、型。
　　 高揮發(fā)性的易燃液體乙醇浸入石英砂后介質(zhì)表面火蔓延特性與模型。對于閃點低于石英砂層初始溫度的易燃液體(乙醇)，研究結(jié)果表明：
　　 液面高度和初始溫度是通過改變介質(zhì)層上方可燃預(yù)混蒸氣層的特征(濃度、厚度等)來影響火焰的蔓延速度。無論砂層的初始溫度是低于或高于乙醇的化學(xué)當(dāng)量溫度Tst，在研究的液面高度范圍內(nèi)，都存在一個對火蔓延速度有著顯著影響和一個火蔓延速度基本相同的液面高度范圍。液面高度H=0cm，砂層初始溫度

4、小于Tst時，初始溫度的減小和介質(zhì)粒徑的增加都會使火焰蔓延速度減??；初始溫度大于Tst時，這些參數(shù)對火蔓延速度的影響消失，火蔓延速度幾乎不變并且保持一個很大的速度值。液面高度H<0cm，砂層初始溫度小于Tst時，初始溫度的減小和介質(zhì)粒徑的增加都會使火焰蔓延速度減?。怀跏紲囟却笥赥st時，初始溫度增加，火蔓延速度也會逐漸的變大，并慢慢趨近同溫度下H=0時的火蔓延速度；另外，初始溫度大于Tst時，隨著粒徑的變化，火蔓延速度幾乎不變。

5、　　 液面高度H=0cm且初始溫度低于Tst時，介質(zhì)表面的火蔓延過程依賴于火焰前鋒附近的氣相熱傳導(dǎo)，火蔓延速度vf與1/T01/3(Tb-T0)2成正比關(guān)系。
　　 難揮發(fā)性的易燃液體丁醇浸入石英砂后介質(zhì)表面火蔓延特性與模型。對于閃點高于石英砂層初始溫度的易燃液體(丁醇)，研究結(jié)果表明：
　　 不同參數(shù)條件下，火蔓延分為兩種蔓延模式：穩(wěn)定蔓延和脈動蔓延模式。不同的蔓延模式下，都分別存在三個對火蔓延有不同影響(影響較大、

6、影響較小和基本沒有影響)的液面高度范圍。在兩種蔓延模式下，介質(zhì)粒徑的增大和初始溫度的減小都會使火蔓延速度減小。無論那種火蔓延模式，依靠熱毛細管上升效應(yīng)向介質(zhì)表面的燃料供應(yīng)率對火焰蔓延速度都有著最大的影響。穩(wěn)定火蔓延時砂層內(nèi)部向預(yù)熱區(qū)的熱轉(zhuǎn)移主要依賴于砂層內(nèi)部的熱傳導(dǎo)。脈動火蔓延時砂層內(nèi)部向預(yù)熱區(qū)的熱轉(zhuǎn)移主要依賴于火焰前鋒附近下方砂層內(nèi)部液體的對流。
　　 液面高度H=0cm且無脈動蔓延發(fā)生時，火蔓延速度vf與1/T01/3(Tb