喷淋冷却与自然排烟耦合作用下烟气沉降研究

通过理论分析,建立了喷淋冷却与自然排烟耦合作用下火灾烟气层沉降的理论预测模型,并开展了相应的实验,把实验结果作为输入参数代入模型,得到了不同实验条件下烟气层的沉降结果。结果表明,喷淋冷却与自然排烟耦合作用下,烟气沉降速度相差很小;喷淋作用后,烟气层最终沉降高度降低;随着压力的增大,烟气层最终沉降高度相差较小。     

半敞开式隧道火灾试验

为了研究顶部开口半敞开式隧道在采用自然通风模式下的火灾特性,设计并实施了隧道火灾全尺寸实体试验,得到了温度随时间的变化数据,温度随着离开火源距离的变化数据,烟气纵向蔓延和沉降数据.用Matlab软件编程对上述数据进行统计和分析,得到了距离火源不同位置处温度随时间的变化规律、顶棚射流最高温度随着离开火源距离和纵向变化规律、安全高度处烟气温度随着离开火源距离的纵向变化规律以及烟气纵向蔓延规律和沉降规律.在对实验数据进行理论分析的基础上,评价半敞开式隧道在自然通风方式下火灾排烟的安全性并提出相应的对策措施,为未来的隧道建设采用半敞开式自然通风模式提供科学指导.     

喷淋层运行方式对脱硫塔内气液两相运动规律和蒸发冷却过程影响的数值模拟

通过计算流体力学方法对大型脱硫塔内不同喷淋层的运行方式进行数值仿真,并和工程现场数据作对比.模拟采用欧拉-拉格朗日方法,并考虑了气液两相间的各种耦合作用,以及气相湍流速度脉动的随机特征对颗粒相的影响.主要结论如下:①各喷淋工况下,在烟气入口高度范围内,截面平均气流总速度和水平向(水平烟气方向)分速度均达到峰值后快速衰减,其中后者至底层喷淋处趋于零;截面平均垂直速度分量沿塔高方向的变化曲线几乎完全重合,且在整个烟气入口高度范围内单调线性增加;②各喷淋方案中,仅底层喷淋时塔内的气相温度场和水蒸气浓度场最不均匀,烟气出口截面的平均温度明显高于其他工况,出口截面的平均湿度也未达到饱和;而仅顶层喷淋时,上述不均匀性明显减小;③各喷淋方案(除仅底层喷淋外),截面平均气相温、湿度沿塔高方向变化曲线的极值都出现在烟气入口高度的下部1/4处;随着喷淋层数增多,温度曲线的最大值降低,湿度曲线的最低值则升高;④仅底层喷淋时的蒸发水量为4层喷淋全部开启时的4/5;而仅顶层喷淋时的蒸发水量和开启更多喷淋层时已没有明显差别.各喷淋方案中,仅顶层喷淋时的蒸发比率最高.     

防护工程火灾烟气分布特性模型实验

为讨论防护工程火灾时烟气分布特性,根据相似原理搭建了模型与实体比例为1∶4的模型实验台,进行了6个工况的模型实验,分析了火源单室内烟气温度分布规律以及烟气层高度特性,并对走廊内烟气顶棚最高温度及纵向衰减遵循的规律进行了研究。结果表明,火源单室水平方向温度分布不均匀,竖直方向温度分布可用"三区域"描述;与普通单室"双区域"模型不同,分段线性法比较适合于火源单室内烟气层高度计算;Alpert模型更适用于防护工程密闭防火分区走廊顶棚最高温度的预测,走廊内无量纲温度符合幂指数衰减规律。     

室内火灾烟气层高度的理论与模拟研究

通过对室内火灾中烟气层质量守恒方程的求解,得出了烟气层稳定高度的数学表达式,分析了影响烟气层下降速度和稳定高度的因素,并运用CFAST区域模型进行了数值模拟。结果表明,室内火灾烟气层下降到一定高度将达到稳定,下降速度和稳定高度与火源大小、房间几何尺寸等因素有关;火源功率越大、房间面积越小、通风口越小,烟气层下降速度越快;房间面积和房间高度越大、通风口越小,烟气层的稳定高度越小,改变火源如果引起烟气净累积量增加则稳定高度减小,反之,稳定高度将增大。     

喷淋式助燃空气加湿型烟气冷凝余热回收系统实验研究

提高燃气锅炉烟气冷凝余热回收效率和降低烟气氮氧化物排放浓度研究工作具有重要的工程应用价值。提出了一种喷淋式助燃空气加湿型烟气冷凝余热回收方式。实验研究了助燃空气含湿量变化对燃气锅炉的烟气露点温度、系统热回收效率、氮氧化物排放浓度的影响规律。实验结果表明:当助燃空气的含湿量从3 g/kg增加到60 g/kg时,对应的烟气露点温度可提高8. 0℃;在维持喷淋水温度45℃、喷淋水质量流量0. 075 kg/s的工况下,烟气余热回收效率可达到8. 4%;排放烟气中的氮氧化物平均浓度可从101. 6 mg/m~3降低到53. 3 mg/m~3。当助燃空气含湿量处于40 g/kg时,燃气锅炉运行比较稳定,排放烟气中的氮氧化物平均浓度为70. 1 mg/m~3。     

狭长通道内火灾烟气毒性成分空间分布的实验

利用模拟狭长通道的小型实验台研究了火灾烟气传播过程中毒性成分的空间分布规律．结果发现，烟气成分的分布沿着水平方向呈现不同的特点，在远离火源的位置呈上下两层分布，符合两层区域模型，而在离火源较近位置则递变分布，则须用场模型或者多层区域模型评估．实验表明，烟气毒性成分的浓度峰值随高度的降低呈现明显的阶梯变化，在过渡区段骤升骤降．实验测量到，CO和CO2迁移时浓度峰值在远离火源处仍然保持相当高的浓度甚至高于火源近处的浓度，这与火灾中很多遇难者死于远离火源位置的结果是一致的．     

综合管廊电缆桥架火灾的温度场分布特性

针对综合管廊电缆火灾的危害性,建立截面尺寸为1∶1的管廊模型,重点研究电缆火灾造成的受限空间温度场分布.结果表明:烟气的沉降作用可将垂直温度场划分为顶棚射流层、中间热烟气过渡层和底部冷空气层;封堵端口会加快顶棚烟气温度的纵向衰减速度,并分别提出封堵侧和贯通侧的顶棚温度纵向衰减预测模型;对于火源功率较小的电缆桥架火灾,火源功率与顶棚最大温升满足线性关系.通过建立顶棚最大温升预测模型,发现实验值与预测值之间的误差均能维持在37%以内,其中最小的预测误差为14.73%,模型的整体预测效果较好.     

无喷淋室内火灾烟气温度变化特性的实验研究

采用自行设计与建成的试验平台进行火灾时无喷淋作用下密闭、自然通风和机械排风三种情况的实验.结果表明,室内火灾的烟气在传播过程中,不同高度烟气温度的分布规律是较高处的升温速度及温度均比低处的稍高,排烟强度是决定烟气温度的主要影响因素.     

综合管廊电缆桥架火灾的温度场分布特性研究

针对综合管廊电缆火灾的危害性,建立了截面尺寸为1:1的综合管廊模型,重点研究电缆桥架火灾造成的受限空间温度场分布。结果表明：烟气的沉降作用可将垂直温度场划分为顶棚射流层、中间热烟气过渡层和底部冷空气层;封堵端口会加快顶棚烟气温度的纵向衰减速度,并分别提出了封堵侧和贯通侧的温度衰减预测模型;对于火源功率较小的电缆桥架火灾,火源功率与顶棚最大温升满足线性关系;通过建立顶棚最大温升预测模型,发现实验值与预测值之间的误差大多维持在30%以内,其中最小的预测误差为14.73%,模型的整体预测效果较好。