上升熱流下固體可燃物熱解著火特性規(guī)律研究.pdf

1、火災(zāi)中固體可燃物受到外界的熱輻射溫度逐漸升高，溫度足夠高時(shí)，固體可燃物開始熱解，生成熱解氣體及固體殘留物。熱解氣體從固體中逸出，與空氣混合得到可燃性預(yù)混氣體，當(dāng)預(yù)混氣體濃度、溫度等達(dá)到臨界著火條件時(shí)發(fā)生著火，可見熱解是火災(zāi)中的一個重要步驟，深入了解熱解的性質(zhì)能夠有效幫助防治火災(zāi)。固體可燃物熱解是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程，受到眾多因素的影響，包括固體可燃物本身的性質(zhì)、外界環(huán)境等。
　　 熱流輻射是火災(zāi)中重要的傳遞能量的方式，輻射源通

2、過輻射將能量向其它固體可燃物傳播，引起了火災(zāi)的蔓延。實(shí)際火災(zāi)中，固體可燃物接收到的輻射熱流往往并非恒定，但在已有的實(shí)驗(yàn)研究中，熱流大多設(shè)定為常數(shù)，本課題組內(nèi)的極少數(shù)研究人員盡管也開展了某些變化熱流下的研究，但仍然需要進(jìn)一步開展多種變化熱流對可燃物熱解著火影響規(guī)律研究。本文主要是研究平方上升變化熱流對固體可燃物熱解著火特性的影響規(guī)律，同時(shí)，為便于比較，也開展了線性變化趨勢的輻射熱流對固體可燃物熱解過程的影響研究。
　　 基于實(shí)驗(yàn)室

3、自行搭建的火災(zāi)早期特性實(shí)驗(yàn)平臺，本文引入閉環(huán)，使用負(fù)反饋方法根據(jù)熱流計(jì)測量得到的熱流值實(shí)時(shí)改變輻射源輸出功率，得到了線性及平方上升熱流。實(shí)際測量得到的熱流值極好地符合了設(shè)計(jì)曲線，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)提供了基礎(chǔ)。在這兩種熱流下，分別于合肥及拉薩兩地對PMMA、榆木及松木開展了實(shí)驗(yàn)，測量了不同種樣件的溫度分布、質(zhì)量損失及著火時(shí)間等參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明三種樣件表面溫度的上升趨勢與熱流上升趨勢基本一致，木材的內(nèi)部溫度因?yàn)樗终舭l(fā)過程出現(xiàn)明顯的平坦區(qū)域。熱

4、流上升系數(shù)越大，三種樣件在著火時(shí)刻表面溫度越高，對于PMMA，著火時(shí)刻熱解氣體的生成速率基本保持恒定，可以作為有效的著火判據(jù)。在上升速度很慢的熱流作用下，無論樣件表面的溫度多高，輻射熱流值多大，最終均無法著火。并得出樣件著火時(shí)間與熱流上升系數(shù)之間存在冪函數(shù)關(guān)系。
　　 由于實(shí)驗(yàn)中無法直接測量木材熱解過程中熱解氣體的生成速率，本文建立了基于PDE的數(shù)值模型來模擬炭化可燃物的熱解過程并計(jì)算得到了該參數(shù)。模型中使用了松木的物性參數(shù)，考