含添加剂细水雾熄灭甲烷/空气火焰的研究

利用Cup Burner燃烧装置研究了含有不同金属氯化物细水雾抑制熄灭小尺度甲烷/空气火焰的过程与机理.研究结果表明,金属氯化物具有普遍增强细水雾抑制熄灭火焰的能力,添加剂的类型和浓度对细水雾抑制熄灭气相火焰性能影响显著.在相同质量分数下,含金属氯化物添加剂的细水雾抑制火焰的能力逐渐增强,其排序为MgCl2,CaCl2,NaCl,KCl,MnCl2,FeCl2;含金属氯化物的细水雾抑制熄灭火焰过程中,吸热冷却、化学抑制与传热阻力增大3种作用同时存在,并互相竞争,最终达到平衡,存在着细水雾与添加剂的最优浓度配比,在此浓度上细水雾将达到最佳的灭火性能.     

细水雾抑制扩散火焰的研究

通过实验和数值模拟研究了细水雾抑制扩散火焰的过程和物理机制．细水雾抑制扩散火焰主要是通过汽化隔氧、冷却燃料和氧化剂以及吸收部分热辐射降低热回馈等效应,降低化学反应速率及火焰的传播速率,达到控制和扑灭目的．在通风控制时,通风条件越差,抑制效果越好．在实验研究基础上提出单喷头细水雾抑制扩散火焰的一维数值模型,简单合理     

细水雾抑制气体火焰的实验

通过改进wolfhard-parker燃烧器，和对细水雾灭火时不同机理作用的分离实验研究，探讨了在灭火时水雾的蒸发潜热吸热作用、热容吸热作用以及稀释氧气作用在抑制气体扩散火焰方面的相对贡献．实验结果表明，细水雾抑制气体火焰是其稀释氧气、蒸发潜热吸热和热容吸热作用共同作用的过程，且潜热吸热作用比热容吸热作用更明显．在卷吸作用下，可以有更多的细水雾到达火焰内部，因而其对火焰内部温度的影响比水蒸气更大．     

不同电极结构下电场对甲烷/空气火焰的影响

基于电场促进燃烧的理论,为了进一步研究不同电极结构对燃烧的影响,利用定容燃烧弹来模拟发动机气缸内的燃烧,在常温常压不同当量比(0.8、1.0和1.2)下通过分别加载3种不同结构的电极对直流电场与甲烷/空气火焰的关系进行了研究。结果表明:3种电极结构下电场对火焰横向传播均有明显的促进作用,且网状电极下火焰横向传播的促进效果最明显,然后依次是柱状电极和点电极;3种电极结构下燃烧压力一开始均得到不同程度的提高,而网状电极下电场对燃烧压力的影响最为明显。综上所述:3种电极结构中,网状电极下电场对火焰的促进作用最大,在今后的应用中较其他两种电极有更为明显的优势。     

细水雾抑制沥青喷雾火的实验研究

通过实验研究了沥青喷雾燃烧特性以及细水雾抑制沥青喷雾火的有效性.细水雾雾场特性由LDV/APV系统测量.实验中的温度数据由热电偶测量,沥青喷雾火自由燃烧时火焰结构则由热像仪获取.实验结果显示,喷雾火燃烧时最高温度发生在火焰团内部.当压力比比较高时(pw/Pf＞2.65),细水雾对沥青喷雾火有较好的抑制熄灭作用;而当压力...     

超细水雾作用下CH4层流火焰传播速度数值研究

层流火焰传播速度(LFPS)是研究分析燃烧与爆炸的关键特征参数,层流火焰速度下降率也是评价各种稀释剂对燃烧抑制效果的常用方法。基于CHEMKIN 17.0中的一维层流预混火焰速度计算模型,定量分析了稀释、潜热冷却、化学抑制对CH4-AIR层流火焰传播速度的影响规律;并考虑了化学当量比变化的影响。研究表明稀释和潜热冷都是降低CH4层流火焰传播速度的主要因素。随着稀释剂浓度的增加,稀释作用对火焰传播速度的影响增大,潜热冷却作用对火焰传播速度的影响减小,化学抑制作用的影响基本不变化,范围在8.8%~10.2%。化学当量比小于1.2时,化学抑制作用会降低火焰传播速度,降低比例在8.1%~9.7%之间;当化学当量比大于1.3时,化学抑制不起作用,甚至促使火焰传播速度的增大。     

细水雾抑制煤尘与瓦斯爆炸实验

搭建小尺寸细水雾实验平台,用相应管道模拟矿井环境.在阐明煤尘与瓦斯爆炸传播机理的基础上,研究细水雾抑制管道混合物爆炸的有效性,并对其做定性定量的分析研究.研究发现:在细水雾作用下,煤尘与瓦斯的火焰传播速度会相应减小、所测火焰温度有所降低.当混合物爆炸的威力较大时,细水雾对其相关参数影响较弱,应适当增加压力,改变细水雾的物理化学抑制作用,增强灭火特性.实验结论:细水雾抑制煤尘与瓦斯爆炸的研究为煤矿抑爆装置的研制和安装提供了技术支撑.     

甲烷/空气预混气的火焰传播过程

为研究爆炸罐内甲烷/空气预混气中火焰的传播过程,利用高速摄像仪对火焰的传播过程进行了拍摄,用压力测试系统测量了爆炸罐中压力的成长过程,分析了火焰传播特性,计算了层流燃烧速度和不同位置的爆炸特性值.研究结果表明:根据高速摄像仪得到的图片将预混火焰分为火焰稳定成长及剧烈燃烧阶段,用两种方法测得预混气的层流燃烧速度分别为0.344和0.391m/s.爆炸特性值的最大值出现在离点火位置0.75m处,壁面的爆炸特性值偏小.     

拉伸对甲烷/空气层流预混火焰影响的数值研究

对甲烷/空气对撞拉伸层流预混火焰进行了数值求解,所采用的化学反应机理为GRI_Mech3．0(包含53种物质和325个基元反应),讨论分析了火焰面的拉伸对层流火焰的结构、温度和组分分布的影响．结果显示,火焰面的拉伸降低了火焰的厚度和化学反应速率,高温区域的减小,是一些自由基如N0,0,H等的生成量减少的主要原因;0,H等活性自由基的减少会导致熄火．     

超细水雾对甲烷-煤尘爆炸过程抑制机理研究

为了研究超细水雾对甲烷-煤尘混合爆炸过程的作用规律,在20 L长方体爆炸装置中进行了抑爆实验.同时基于甲烷气体、雾滴颗粒、煤尘颗粒在受限空间内的蒸发、脱挥发、燃烧过程,建立了超细水雾抑制甲烷-煤尘混合爆炸的数学模型.同实验进行对比可知,数值模拟得到的爆炸压力可准确反映实际爆炸过程.结果表明,超细水雾的加入改变了爆炸的传播规律.与无抑制的甲烷-煤尘混合爆炸相比,加入超细水雾降低了已燃区的气相温度及煤尘颗粒温度,并推迟了火焰阵面沿轴向的传播过程.煤尘颗粒温度分布表明,超细水雾在推迟煤尘颗粒升温过程的同时,反应区煤尘颗粒的中位温度也明显降低.随着超细水雾浓度的不断增加,其对甲烷-煤尘混合爆炸的气相燃烧过程和颗粒脱挥发及燃烧过程的抑制效果也不断增强.研究可为工业生产中甲烷-煤尘爆炸强度预测和水雾抑制提供参考.     

细水雾与木垛火相互作用的实验研究

该文对细水雾与固体木垛火相互作用问题进行小尺度模拟实验研究.利用热电偶、数码摄像机等测量了细水雾作用前后燃烧场的变化特征.结果表明：细水雾扑灭木垛燃烧的明火效果较好,但不能有效抑制阴燃现象,且喷雾气压、预燃时间和木垛结构形状对灭火过程有显著影响.在一定范围内,喷雾气压与灭火时间成反比关系;预燃时间与灭火时间成正比关系.     

含氯化钾低压细水雾抑灭正庚烷池火性能研究

为探究KCl（氯化钾）添加剂对低压细水雾抑灭性能的影响,课题组在1 m3密闭空间内开展了含不同浓度KCl的低压细水雾对正庚烷池火的抑灭实验。基于灭火过程、灭火时间、火焰温度、灭火机理等维度,分析了含KCl细水雾的灭火特性。结果表明： KCl添加剂可有效缩短低压细水雾灭火时间,缩短的灭火时间主要集中在火焰撕裂、游走阶段;油盘面积增大后燃烧更剧烈,灭火所需KCl浓度要求更高;含4%KCl低压细水雾灭直径6、8、10 cm的油盘火时,与纯细水雾相比,可分别缩短灭火时间82%、79%、73%,增大降温速率1.5倍左右;含KCl细水雾主要通过消耗、湮灭链式燃烧反应所必需的自由基来达到更优的抑灭效果,Cl-主要切断链的引发阶段,K+主要切断链的传递、终止阶段。可见KCl添加剂能显著强化低压细水雾的抑灭性能。     

基于静态干涉系统的井下甲烷浓度实时监测系统的研究

为了保证井下工作安全,设计了一种CH4实时在线监测系统。在分析了CH4气体特征吸收光谱的基础上,系统采用静态傅里叶变换干涉具及柱面镜等组成。通过线阵CCD采集静态干涉条纹,由光谱分析算法求出各个波长上的光强衰减度,最后通过比尔-朗伯定理、浓度程长积公式等反演CH4气体的浓度。仿真计算了光源光强、出射光强与瓦斯浓度的函数关系,验证了采用5 m W的DFB激光器,可以保证变化区域基本线性。系统采用分子筛过滤处理的方法,克服了目前光谱检测系统无法在井下复杂环境应用的难题。实验显示,在5 cm的气室中,经分子筛过滤保护的光谱探测系统可以在潮湿、粉尘的环境中稳定工作。采用傅里叶变换光谱分析法求解CH4浓度时,最小探测精度可达0.01%。     

含添加剂细水雾抑制锂电池热失控实验研究

为提高细水雾抑制锂电池热失控效率,开展了含不同添加剂的细水雾抑制锂电池热失控的实验研究。通过对锂电池的温度变化趋势、降低到临界温度以下所用的时间、电池燃爆节数等参数对比分析,结果表明:加入添加剂后显著提高了细水雾抑制锂电池热失控的能力;三乙醇胺添加剂使细水雾的雾滴表面张力下降,迅速达到降低电池表面温度的效果,并且能有效抑制住锂电池热失控的传递,相比于碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠两种添加剂,三乙醇胺细水雾抑制锂电池热失控的效率最佳。该研究为保证锂电池航空安全运输提供了理论支持和技术指导。     

火焰原子吸收光谱法测定Mn3O4 产品中钙镁含量

用盐酸加热溶解四氧化三锰样品, 加入镧盐和锶盐混合释放剂, 消除70%左右基体锰的干扰, 直接测定其中钙、镁含量, 样品加标回收率为96.8%~ 98.2%,相对标准偏差为2.4%~3.2%.     

NaCl对细水雾雾特性影响的实验研究

利用LDV／APV实验系统对不同浓度NaCl溶液所形成细水雾的雾特性进行实验研究，得到不同类型细水雾在某一射流截面上的粒径分布和三维速度分布。研究表明，随着NaCl浓度的提高，在靠近射流轴线区域细水雾粒径有明显增加，而速度则显著下降。溶液浓度对细水雾动能分布的均匀性有影响。适当的添加剂配比浓度能够提高细水雾动能分布的均匀性。研究结果对评估添加剂和细水雾雾特性的影响程度有重要意义。     

小尺度管道中CH4-O2爆炸火焰传播规律实验研究

为研究小尺度管道中CH₄-O₂爆炸火焰传播规律,设计并建立了小尺度管道实验系统,由小尺度管道、配气系统、点火系统、爆炸压力数据采集系统、高速摄影系统以及数据处理系统等组成. 利用小尺度管道实验系统,研究了不同初始压力、不同初始浓度条件下CH₄-O₂混合气体爆炸火焰传播的规律. 爆炸火焰传播速度由高速摄影系统采集的图像利用Matlab程序进行处理并计算得到. 结果表明:同一初始浓度条件下,随着初始压力的增加,爆炸火焰在管道中传播的最大速度随之增大;管道中爆炸火焰最大速度与初始压力的倒数近似呈线性关系;对于不同初始浓度下的混合气体,都存在使混合气体形成加速火焰的最低初始压力;以化学当量浓度（CH₄+2O₂）为界限,当初始浓度越接近化学当量浓度时,混合气体形成加速火焰所需的最低初始压力越小.      

多针负电晕放电的甲醛净化试验

为实现高效的甲醛净化效率,采用多针电极进行负极性直流电晕放电,研究其对甲醛的净化特性. 结果表明,增加电极针数能够提高总的电晕电流、加强放电能量、提高甲醛的净化效率. 同时,提高输入电压和减小间距也能够提高甲醛的净化效率. 此外,甲醛易溶于水,电极湿度会影响甲醛的去除效果,湿式状态下甲醛分解速率减缓,净化效率有所降低.