不同边沿高度条件下正庚烷油池火燃烧特性研究

不同边沿高度油池火燃烧行为的实验和数值模拟研究
党晓贝;何亚平;汪箭
【期刊名称】《火灾科学》
【年(卷),期】2018(027)004
【摘要】采用实验和FDS数值模拟相结合的方法,探讨了边沿高度对油池火燃烧特性的影响.在实验部分,研究了燃烧速率和表观火焰高度随边沿高度的变化趋势,并分别分析了各个阶段的热反馈机制.在实验获得不同尺度、边沿高度正庚烷油池火燃烧速率的前提下,建立相应尺度的不同边沿高度油池火的Fire Dynamics Simulator(FDS)计算模型以针对火焰高度进行了数值模拟研究,分析了实际火焰高度、火焰下探高度随边沿高度的变化趋势,并提出了相关的无量纲拟合式.
【总页数】9页(P213-221)
【作者】党晓贝;何亚平;汪箭
【作者单位】中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥,230026;澳大利亚西悉尼大学,澳大利亚;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥,230026【正文语种】中文
【中图分类】X932
【相关文献】
1.不同几何边界的航煤油池火灾燃烧特性 [J], 徐建楠;蒋新生;孙国骏;翟琰
2.通风环境中不同油水比例柴油池火的燃烧特性 [J], 张培红;曹宇;潘龙涛
3.插板对正庚烷油池火燃烧行为的影响研究 [J], 郑素梅; 方俊; 赵路遥; 王堃; 王静
舞
4.变压器油池火非稳态燃烧特性实验研究 [J], 陈庆;景巍巍;蔚超;陈鹏
5.不同燃料液面深度的变压器套管油池火燃烧特性数值模拟 [J], 杨娴;从伟;汪书苹;周勇;伦志宜;过羿
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图1300mm油盘火焰高度达到60cm
表2直径300mm油盘不同高度处测点辐射值
测点及其对应辐射值/W/cm2
测点1 3.93 2.03测点2
2.72
2.36
测点3
2.43
1.27
测点4
1.44
0.51
图5直径450mm油盘火焰高度达到90cm
油盘直径450mm的油盘，选测了30、60、90
高度。

相同高度下，直径450mm的油盘辐射值从油盘中图6直径450mm油盘火焰初次出现二次燃烧3直径450mm油盘不同高度对应测点的辐射值
测点及其对应辐射值/W/cm2
图15火焰高度达200cm
5可知，辐射值在高度30cm处近似为零。

根据传热学理论可知，油盘足够大火焰足够高时火焰中心存在
图16油池火生成火旋风
图17火焰发生卷吸造成二次燃烧
9.22W/cm2，燃烧速率随着油盘直径增大而升且明显缩短了达到稳定燃烧的时间。

原油池火灾的火焰特性实验张宝良;孙建刚;李姗姗;崔利富【摘要】对大庆油田原油池火灾在不同池直径下火焰高度、火焰最高温度、油层温度及池壁温度等火焰特性进行了实验测试，实验结果反映了池火灾火焰的动态变化情况，得到池火灾火焰如下的变化规律：稳定燃烧时，原油池火灾火焰高度及火焰最高温度均随着池直径的增加而增加，原油池池中心的最高温度高于池壁最高温度，原油池池壁温度随着池直径增加而减小。

【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】2页(P23-24)【关键词】原油池火灾;火焰高度;火焰温度;火灾实验【作者】张宝良;孙建刚;李姗姗;崔利富【作者单位】大庆油田设计院;大连民族学院土木建筑工程学院;大连民族学院土木建筑工程学院;大连民族学院土木建筑工程学院【正文语种】中文石油储运安全直接关系到我国能源战略安全。

在不同类型的火灾中，池火灾最为常见，虽然池火灾的直接影响面积比其他的大型事故（例如沸腾液体膨胀性蒸汽爆炸或气云爆炸）小，但火焰对生产设备的影响会引起危险性物料的进一步泄漏，并导致更为严重的事故；如果火焰直接接触到设备表面，由于热流量非常高，会使情况变得更加危险。

由于火灾实验研究受资金、安全、环保等因素的限制，我国目前开展的火灾实验研究较少，相应的实验数据较为缺乏。

本文的实验研究结果将揭示池火灾火焰特性的变化规律，并将为后续计算机数值模拟池火灾燃烧过程提供所需的燃烧基本条件，还可验证理论计算的准确性。

实验采用大庆油田原油，池直径分别为1.5、2.0、3.0和5.0 m，深度为0.15 m，为了解决油罐罐底在加工和安装过程中出现的变形而导致油层厚度不均以及模拟油罐真实情况，在罐底加50 mm的水垫层，油层漂浮在水面高度100 mm，这样在整个燃烧面积上油层厚度均可保持一致。

实验时将圆盘放于实验燃烧池中心，为确保安全，在实验燃烧池外围设置保护网，保护网采用钢骨架内焊接2 mm厚冲孔钢板网，钢结构骨架采用L70 mm×70 mm× 8 mm角钢，焊接链接，柱下设置C15混凝土基础，角钢柱插入基础。

正庚烷热释放速率测量与研究许彬;张永明;方俊;马绥华;刘勇【期刊名称】《消防科学与技术》【年(卷),期】2006(025)003【摘要】以欧洲标准火之一的正庚烷火(TF5)为主要研究对象,在符合ISO 9705标准的ISO ROOM全尺寸实验装置内对正庚烷火热释放速率进行测量与研究.通过在多组不同实验条件下,对正庚烷燃烧时的热释放速率等数据分析,发现相同质量的正庚烷在不同尺寸油盘中燃烧,油盘面积越大燃烧越剧烈,但同时油盘尺寸的增大也会带来影响燃烧的消极因素.研究结果还表明相同尺寸的油盘中不同质量正庚烷的燃烧,燃料质量的增加会使燃烧前期发展较缓慢,但是燃烧后期会更加剧烈,其促进燃烧的效应往往会弥补甚至超出前期的发展缓慢所带来的影响.【总页数】4页(P304-307)【作者】许彬;张永明;方俊;马绥华;刘勇【作者单位】中国科学技术大学,火灾科学国家重点实验室,安徽,合肥,230027;中国科学技术大学,火灾科学国家重点实验室,安徽,合肥,230027;中国科学技术大学,火灾科学国家重点实验室,安徽,合肥,230027;中国科学技术大学,火灾科学国家重点实验室,安徽,合肥,230027;中国科学技术大学,火灾科学国家重点实验室,安徽,合肥,230027【正文语种】中文【中图分类】TK121;TU998.1;X924【相关文献】1.锥形量热仪测量材料热释放速率的影响因素分析 [J], 王康;刘运传;孟祥艳;周燕萍;王雪蓉;王倩倩2.正庚烷喷雾扩散火焰中碳烟体积分数的定量测量 [J], 郑亮;肖国炜;王建昕;帅石金3.苯+环已烷、苯+正庚烷和环已烷+正庚烷的蒸汽压和过量Gibbs自由焓研究 [J], 孙亚平4.正庚烷燃烧反应中间自由基的光谱测量 [J], 叶彬;李萍;张昌华;王利东;唐洪昌;李象远5.影响热释放速率测量因素的实验研究 [J], 刘万福;葛明慧;赵力增;王建伟;曹建丰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

环境风作用下池火燃烧速率、热反馈机制及辐射特性研究油池火的燃烧行为是火灾学界和燃烧学界的经典问题。

前人针对无风环境和水平风作用下油池火的燃烧行为进行了大量的理论分析和实验研究,但着眼于一些特殊尺度和边界条件池火的燃烧行为的研究仍较为有限:(1)环境风作用下“光学薄”较大尺度油池火的燃烧速率和热反馈机制演化。

前人针对环境风作用下油池火燃烧速率演化的研究多集中于较小尺寸(传导-对流主控)和较大尺寸(完全辐射主控),而对于介于对流和辐射主控之间过渡段的“光学薄”池火的研究还很缺乏;(2)环境风作用下较大燃料液面深度(油池上沿与燃料液面之间的竖直距离)油池火燃烧速率演化。

前人的研究多集中于存在环境风但燃料液面深度较小、或燃料液面深度显著但处于静风环境的油池火,而尚无针对环境风与燃料液面深度的耦合作用对油池火燃烧速率演化影响的研究。

而在现实中,油罐火灾均具有较大的燃料液面深度且发生于室外(存在环境风);(3)环境风作用下池火辐射特性。

前人针对池火辐射特性的研究绝大多数针对无风环境下的池火,而针对环境风作用下池火辐射特性的定量研究仍非常有限。

因此,需要针对上述情况,针对环境风作用下的池火燃烧行为进行进一步的研究。

本文围绕环境风作用下池火的燃烧速率、热反馈机制演化和辐射特性,采用理论分析与实验研究相结合的方法进行研究。

利用自制的不同尺寸(5-70 cm)、燃料液面深度的油池、多孔燃烧器,首先研究了“光学薄”较大尺寸正庚烷池火燃烧速率和热反馈机制随环境风速的演化规律,然后研究了环境风和燃料液面深度耦合作用对正庚烷池火燃烧速率的影响,最后研究了环境风作用下丙烷池火的辐射特性。

具体工作包括:(1)量化了“光学薄”较大尺度油池火燃烧速率随风速的非线性演化规律。

通过实验研究发现,随着风速的上升,该尺度油池火的燃烧速率随尺寸不同呈现不同的非线性演化规律;并分析了各演化阶段的物理机制。

利用边长为25-70 cm的5个正方形正庚烷池火进行了燃烧风洞实验(风速为0-约4.5 m/s)。

多油池火源燃烧特性的实验与理论研究多火焰燃烧是指多个非连续火焰在相互作用下燃烧的一种特殊火现象,常见于森林、城市及工业火灾中。

多火焰燃烧包含复杂的火焰相互作用,极可能引发火焰合并、飞火及火旋风等极端火行为,显著增加火灾危险性及复杂性。

与气体或固体燃料火焰不同,油池火燃烧需要热量反馈维持液体燃料挥发,与此同时从周围卷吸空气。

油池火的空气卷吸往往会促进对流热量反馈,并影响辐射及导热热量反馈,这种相互耦合机制显著影响油池火的燃烧进程与特性。

以往相关研究主要集中于单一油池火。

对于多油池火源而言,火点尺寸D、间距S及数量,均会对空气卷吸与热量反馈的耦合作用产生影响,随之造成燃烧特性的复杂变化。

对这一重要问题的深入认识,是有效应对多油池火源的火灾威胁的基础。

为此,本文对多油池火源的燃烧特性进行了系统的实验与理论研究。

分别采用自由燃烧系统及稳定燃烧系统进行多油池火源实验,前者更接近实际场景但稳态时段较短,后者则可以形成长时段的稳态。

采用正庚烷及乙醇比较燃料类型的影响。

此外,还对火点尺寸D、间距S及数量的影响进行了系统研究。

研究结果综述如下:基于自由燃烧系统的正庚烷多油池火源实验结果表明:中心与外围油池火的热量反馈相互促进和空气卷吸相互竞争是同时存在的。

对于层流多油池火源,中心及外围油池火的准稳态平均燃烧速率均随着S/D 的减小而单调增加,体现了热量反馈增强的主导机制。

而对于湍流多油池火源,燃烧速率及轴向温度速度的演化规律与火焰合并紧密相关。

对于未合并场景,准稳态平均燃烧速率及轴向温度速度均随着S/D的减小而稳定增加;而对于完全合并场景,燃烧速率及轴向温度速度均随着S/D的减小先增加后降低,热量反馈增加与空气卷吸受限的相互竞争作用是主要原因。

对于完全合并的多油池火源,其轴向温度速度可以采用修正的总热释放速率进行归一化拟合,并与单一油池火的经典McCaffrey曲线符合较好。

理论分析及基于稳定燃烧系统的正庚烷及乙醇多油池火源实验结果表明:中心火焰的空气卷吸与热对流,以及外围火焰的火焰倾斜均取决于中心和外围油池火的燃烧速率差。

高高原受限空间内小尺度油池火燃烧特性试验研究
代尚沛;贾旭宏;丁思婕;朱新华
【期刊名称】《消防科学与技术》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘要】为研究我国高高原地区的受限空间内液体燃料小尺度油池火燃烧特性,在高高原康定机场自主搭建受限空间内油池火的试验平台。

共选取3类典型液体燃料(航空煤油、航空汽油、正庚烷)进行燃烧试验,测量火焰高度、火焰温度和烟气成分等变化规律,研究了高高原受限空间内小尺度油池火行为。

研究发现:在高高原地区,正庚烷稳定燃烧阶段的平均火焰高度可以通过模型L/D=k+0.254Q^(2/5)/D 表示,其中,火焰高度与压力之间的关系式为L/D~p^(-2/9)。

3种燃料的火焰最高温度均超过600℃,而羽流轴线温升与火焰高度呈现-5/3的指数关系。

产烟速率则表现出对环境压力的依赖性,其关系可表示为:v~p^(-1/3)。

【总页数】7页(P161-167)
【作者】代尚沛;贾旭宏;丁思婕;朱新华
【作者单位】中国民用航空飞行学院民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室;康定机场高高原航空安全实验室
【正文语种】中文
【中图分类】X932;TK16
【相关文献】
1.小尺度沸溢油池火灾燃烧速率特性试验研究
2.受限空间油池火燃烧特性的实验研究
3.受限空间内小尺度油池火行为实验
4.高原乙醇油池火燃烧特性实验研究
5.多梯度静态低气压条件小尺度油池火燃烧特性
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