若干哈龍?zhí)娲镆种铺細(xì)浠鹧娴臋C(jī)理研究.pdf

1、清潔高效滅火是火災(zāi)研究中的一項(xiàng)基礎(chǔ)、重要的研究課題。哈龍1301滅火劑由于破壞地球臭氧層而在地面上被禁止生產(chǎn)和使用，針對(duì)撲滅飛機(jī)貨艙火災(zāi)，哈龍1301目前仍然被允許使用，但尋找新型哈龍?zhí)娲鷾缁饎┮约鞍l(fā)展相應(yīng)的詳細(xì)反應(yīng)機(jī)理勢(shì)在必行。本文對(duì)若干潛在的哈龍?zhí)娲铮琀FC-125(C2HF5)、Novec-1230(C6F12O)、2-BTP(C3H2F3Br)、HCFC-123(C2HF3Cl2)以及細(xì)水霧(H2O)對(duì)碳?xì)浠鹧娴囊种谱饔瞄_展了

2、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和模擬研究。
　　層流火焰?zhèn)鞑ニ俣群拖ɑ鹄炻适侵匾幕鹧婧暧^參數(shù)，其與燃料在給定溫度、壓力、當(dāng)量比等條件下的化學(xué)反應(yīng)活性、輸運(yùn)特性和燃燒熱釋放速率等密切相關(guān)，因此層流火焰?zhèn)鞑ニ俣群拖ɑ鹄炻时粡V泛的應(yīng)用于驗(yàn)證化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，同時(shí)也是評(píng)價(jià)火焰抑制劑滅火性能的重要指標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)層流火焰速度和熄火拉伸率的精確測(cè)量，本文發(fā)展了一套結(jié)合粒子圖像測(cè)速(PIV)技術(shù)的對(duì)沖火焰實(shí)驗(yàn)裝置，并利用該裝置開展了廣闊當(dāng)量比和抑制劑添加量范

3、圍內(nèi)的碳?xì)浠鹧娴膫鞑ヌ匦?、火焰形態(tài)、矢量速度流場(chǎng)以及熄火極限的研究。
　　在層流預(yù)混火焰中，利用PIV技術(shù)測(cè)量二維平面對(duì)沖流火焰流場(chǎng)，研究了水霧液滴和平面火焰的相互作用以及矢量速度流場(chǎng)特性。通過提取對(duì)沖流場(chǎng)沿滯止流線的軸向速度，獲取了對(duì)沖火焰的兩個(gè)重要參數(shù)—參考火焰速度和當(dāng)?shù)乩炻?。采用新發(fā)展的計(jì)算輔助的非線性外推法獲得無拉伸的層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?。在層流擴(kuò)散火焰中，通過逐漸逼近法測(cè)量不同抑制劑添加的甲烷和丙烷火焰的熄滅極限，分析對(duì)比

4、了抑制劑在預(yù)混和擴(kuò)散火焰中的抑制性能。
　　在模擬研究方面，本工作構(gòu)建了一組用于模擬四種哈龍?zhí)娲鷾缁饎┮种铺細(xì)浠鹧娴脑敿?xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，并采用本文的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證，對(duì)哈龍?zhí)娲镆种铺細(xì)浠鹧娴膶恿骰鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣群拖ɑ饦O限進(jìn)行了數(shù)值模擬。為了深入分析抑制劑在貧燃和富燃條件下抑制作用差異產(chǎn)生的原因，對(duì)與層流火焰?zhèn)鞑ニ俣让芮邢嚓P(guān)的鏈載體自由基濃度最大值和平衡態(tài)值展開模擬，并對(duì)若干主反應(yīng)進(jìn)行敏感性分析。
　　通過對(duì)H2O分子抑制作

5、用下合成氣/空氣預(yù)混火焰的傳播特性研究發(fā)現(xiàn)，低H2/CO比合成氣火焰的傳播速度隨著H2O添加呈非單調(diào)變化特征。通過解耦H2O的物理和化學(xué)抑制效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，在低H2/CO比合成氣火焰中H2O的化學(xué)效應(yīng)提高火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊淖饔谩?br>　　新型鹵化烴滅火劑的火焰抑制效力對(duì)混合可燃?xì)獾漠?dāng)量比和抑制劑添加量有著強(qiáng)烈的依賴關(guān)系，其中Novec1230，HFC-125和2-BTP在一定韻貧燃條件下觀察到增強(qiáng)燃燒行為。低于惰性濃度添加量的Novec1230

6、在甲烷/空氣火焰中的抑制和增強(qiáng)燃燒的臨界當(dāng)量比在0.63＜Φ＜0.68之間。對(duì)于添加HFC-125的甲烷/空氣和丙烷/空氣預(yù)混火焰，在Φ=0.6和添加量Xa=0.02條件下，抑制劑對(duì)層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊奶罡哌_(dá)20％。
　　在貧燃條件下，2-BTP添加的甲烷/空氣火焰?zhèn)鞑ニ俣日宫F(xiàn)出“馬鞍形”曲線特征:低添加量時(shí)降低，中等添加量緩慢升高，進(jìn)一步增加添加量則再次降低。在非貧燃條件下，添加哈龍?zhí)娲种苿╋@著的降低了層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?，在?/p>

7、=1.0時(shí)，抑制性力強(qiáng)弱排序?yàn)?2-BTP＞HCFC-123＞HFC-125。在甲烷和丙烷擴(kuò)散火焰中，添加不同抑制劑的火焰抗熄火能力的比較結(jié)果表明，抑制劑在擴(kuò)散火焰中的抑制效力同其在預(yù)混火焰中表現(xiàn)相一致。
　　對(duì)哈龍?zhí)娲种苿┰谔細(xì)浠鹧嬷械淖饔梅绞窖芯堪l(fā)現(xiàn)，Novec1230和HFC-125通過自由基捕獲反應(yīng)來降低反應(yīng)中的自由基濃度，而2-BTP和HCFC-123則是通過自由基催化重整循環(huán)來抑制火焰的反應(yīng)活性。添加抑制劑導(dǎo)致火焰絕