航空煤油池火熱輻射特性及熱傳遞研究

【摘要】： 在石油、化工等行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程以及飛機(jī)、船舶等交通運(yùn)輸過(guò)程中,由于燃油泄漏引發(fā)的火災(zāi)頻繁發(fā)生,不斷造成災(zāi)難性后果。航空煤油是一類燃燒熱值高、危險(xiǎn)性大的燃料,是燃油泄漏火災(zāi)中的重大危險(xiǎn)源。因此,研究航空煤油池火熱輻射特性及熱傳遞規(guī)律,對(duì)航空煤油池火災(zāi)蔓延的控制和撲救,降低火災(zāi)的危害性具有重要意義。 典型的燃油泄漏火災(zāi)多是一種有風(fēng)作用下的液態(tài)池火燃燒。有風(fēng)作用下的航空煤油池火羽流形態(tài)、熱輻射特性、熱傳遞模式等與無(wú)風(fēng)自由燃燒狀態(tài)存在很大差異。論文通過(guò)理論分析和模擬實(shí)驗(yàn),研究了無(wú)風(fēng)和有風(fēng)條件下航空煤油池火羽流形態(tài)特征;隨后對(duì)航空煤油池火焰熱輻射特性開(kāi)展研究,建立油池火焰雙區(qū)域輻射模型,并對(duì)油池燃燒的對(duì)外熱傳遞規(guī)律進(jìn)行探討。論文的具體工作包括: 利用火災(zāi)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室大空間火災(zāi)試驗(yàn)廳和燃燒風(fēng)洞試驗(yàn)廳,開(kāi)展航空煤油池火燃燒實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中油池直徑有0.15m、0.20m、0.30m和0.60m四種,風(fēng)速范圍為0～3.5m/s。利用質(zhì)量稱重系統(tǒng)研究航空煤油燃燒速率變化,利用CCD攝像獲取火焰圖像對(duì)油池羽流形態(tài)進(jìn)行研究,借助譜色測(cè)溫方法測(cè)量池火焰溫度分布,利用熱流計(jì)測(cè)量距油池中心不同距離的熱流分布。 研究了不同風(fēng)速條件下航空煤油池火燃燒速率的變化規(guī)律。結(jié)果表明,無(wú)風(fēng)條件下,航空煤油池火燃燒速率隨油池直徑增加而增大。有風(fēng)條件下,小直徑油池的燃燒速率隨風(fēng)速的增加呈現(xiàn)非單調(diào)性變化,對(duì)于較大直徑油池,燃燒速率在實(shí)驗(yàn)風(fēng)速范圍內(nèi)基本保持不變。 通過(guò)理論分析,建立了無(wú)風(fēng)條件下火焰高度與油池直徑、燃燒速率的函數(shù)關(guān)系,表明火焰高度H_f/D隨F_c數(shù)的2/3次方變化。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合了相關(guān)參數(shù)值,建立了無(wú)風(fēng)條件下火焰高度的預(yù)測(cè)模型。引入理查森數(shù)R_i~(-1)擬合建立了有風(fēng)條件下池火焰高度的預(yù)測(cè)模型。結(jié)果表明,不同直徑油池均存在臨界R_i~(-1)值,小于此臨界值時(shí),無(wú)量綱平均火焰高度隨lnR_i~(-1)的增加而線性減小,大于此臨界值,無(wú)量綱火焰高度基本保持不變;隨著油池直徑增加,臨界R_i~(-1)值變大,穩(wěn)定的無(wú)量綱平均火焰高度減少。 引用譜色測(cè)溫法對(duì)航空煤油池火焰溫度分布進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,燃料表面區(qū)域溫度相對(duì)較低,在連續(xù)火焰區(qū)上部,隨著高度的增加火焰溫度上升,在火焰上部的間歇區(qū),火焰溫度在軸向高度上的變化比較紊亂,彌散程度較大;不同直徑油池火焰平均溫度分布在1180K～1220K間。研究了油池火焰輻射發(fā)射率與直徑的關(guān)系式,得到了航空煤油火焰輻射發(fā)射率隨油池直徑的變化規(guī)律。 針對(duì)傳統(tǒng)的固體火焰輻射模型沒(méi)有考慮油池燃燒的脈動(dòng)以及在火焰不同區(qū)域的分布特點(diǎn),研究建立了油池火焰雙區(qū)域的輻射模型。結(jié)果表明,連續(xù)火焰區(qū)和間歇火焰區(qū)輻射發(fā)射功率均隨直徑增加而增加,在直徑較小時(shí)間歇區(qū)輻射發(fā)射功率大于連續(xù)區(qū),隨著直徑增加,間歇區(qū)與連續(xù)區(qū)的輻射發(fā)射功率逐漸相近。航空煤油整個(gè)火焰區(qū)的平均輻射發(fā)射功率值范圍在70kW/m~2～110 kW/m~2。研究表明,小直徑油池火焰輻射發(fā)射功率主要取決于連續(xù)火焰區(qū)E_(con)。隨著直徑的增加,間歇火焰區(qū)的面積增大,同時(shí)間歇火焰區(qū)的輻射發(fā)射功率也隨著燃燒的加劇而升高,因此火焰平均輻射發(fā)射功率將主要取決于間歇火焰區(qū)E_(inter)。 分析了油池燃燒的熱平衡方程,研究了不同直徑油池燃燒對(duì)外熱傳遞的輻射熱分?jǐn)?shù)。結(jié)果表明,輻射熱分?jǐn)?shù)范圍分布在0.25～0.32,并隨著油池直徑的增加而增加。 實(shí)驗(yàn)研究了無(wú)風(fēng)條件下油池燃燒對(duì)外熱輻射傳遞規(guī)律,并與火源的點(diǎn)源模型和圓柱模型計(jì)算值進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明,無(wú)風(fēng)條件下輻射熱流在油池液面高度隨著R/D的增大呈指數(shù)衰減,這與點(diǎn)源模型和圓柱模型計(jì)算值變化趨勢(shì)一致;有風(fēng)條件下,直徑0.15m油池火的輻射熱流的實(shí)驗(yàn)測(cè)量值和模型計(jì)算值變化趨勢(shì)一致,而較大直徑油池的輻射熱流測(cè)量值隨著風(fēng)速的增加而變大。 分析了無(wú)風(fēng)和有風(fēng)條件下油池燃燒對(duì)外熱傳遞的不同模式,揭示了有風(fēng)條件下油池燃燒對(duì)下風(fēng)向目標(biāo)物體的對(duì)流熱傳遞規(guī)律。結(jié)果表明,總熱流隨著風(fēng)速增加而增大,下風(fēng)向目標(biāo)物體接受到的對(duì)流熱隨理查森數(shù)R_i~(-1)的增加呈先增加后下降的變化規(guī)律,同時(shí)在低R_i~(-1)范圍內(nèi),對(duì)流熱隨油池直徑的增加而先增加后降低。 【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：V31

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論火災(zāi)物證鑒定制度    葉文霞

火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)中易燃液體物證鑒定方法的研究    魯志寶

儲(chǔ)罐區(qū)池火災(zāi)狀態(tài)下防火間距的理論基礎(chǔ)研究    李麗霞

乙醇—柴油乳化燃料的實(shí)驗(yàn)性研究    陳忠祥

工業(yè)罐區(qū)池火災(zāi)災(zāi)害過(guò)程的數(shù)值模擬研究    李慧

我國(guó)火災(zāi)事故調(diào)查改革研究    王寧

火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)與仿真模擬研究    周濤

池火災(zāi)沸溢早期特性數(shù)值模擬研究    蔡麗輝

池火與噴射火聯(lián)合作用下液化氣儲(chǔ)罐的熱及力學(xué)響應(yīng)研究分析    弋明濤

振動(dòng)環(huán)境下液化氣容器內(nèi)熱力過(guò)程數(shù)值模擬研究    熊庭

聚乳酸阻燃性能的研究進(jìn)展    林海娟;方建勇;董麗松;

海拔對(duì)聚苯乙烯火蔓延溫度場(chǎng)特性影響的研究    黃新杰;丁厚成;張浩;張英;孫金華;

夾層內(nèi)EPS保溫材料火災(zāi)燃燒特性多尺度研究    緒廣東

油罐區(qū)泄漏及火災(zāi)危險(xiǎn)危害評(píng)價(jià)    開(kāi)方明,馬夏康,尹謝平,陳西南,鄭津洋

計(jì)算機(jī)模擬在火災(zāi)科學(xué)與工程研究中的應(yīng)用    叢北華,廖光煊,韋亞星

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具有單調(diào)發(fā)射率表現(xiàn)的三波段溫度測(cè)量方法    程曉舫,符泰然,王安全

譜色測(cè)溫法的溫度場(chǎng)分區(qū)討論    符泰然;程曉舫;鐘茂華;楊臧健;

小型Offner光譜成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    鄭玉權(quán);

粗糙表面精度測(cè)量系統(tǒng)的研究    高春甫;鄔敏;

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電子器件真實(shí)溫度和發(fā)射率分布的紅外測(cè)量    朱德忠,顧毓沁,晉宏師,郝軍,李紅松

基于譜色測(cè)溫的航空煤油池火焰溫度分布實(shí)驗(yàn)研究    莊磊;楊臧健;孫志友;汪金輝;陸守香;

有風(fēng)條件下航空煤油池火燃燒特性的實(shí)驗(yàn)研究    童琳;張瑞芳;謝啟源;黃冬梅;李立明;

艦船直升機(jī)系統(tǒng)航空煤油報(bào)警設(shè)備研究    李海平,張英,慈潤(rùn)寧

變頻調(diào)速裝置在煤油汽提塔液位調(diào)節(jié)中的應(yīng)用    張淑榮

高溫渦輪葉片用航空煤油冷卻的機(jī)理研究    劉德彰,劉明候,武衛(wèi)東

國(guó)家發(fā)改委、民航局公布民航國(guó)內(nèi)航線旅客運(yùn)輸燃油附加與航空煤油價(jià)格聯(lián)動(dòng)機(jī)制    

計(jì)算機(jī)優(yōu)化模型在航空煤油供應(yīng)和運(yùn)輸方面的應(yīng)用    張秀軍;

經(jīng)濟(jì)運(yùn)行重要?jiǎng)討B(tài)    

3#航空煤油低溫運(yùn)動(dòng)粘度檢測(cè)方法及其簡(jiǎn)易裝置的研究    何浩,尹紅霞,李小龍

聚硫密封劑在航空煤油中的老化機(jī)理    吳松華;益小蘇;秦蓬波;王景鶴;過(guò)梅麗;

國(guó)內(nèi)外航空煤油規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的比較分析    糜駿;蔣海寧;李江海;

強(qiáng)側(cè)向風(fēng)作用下高速會(huì)車仿真及抗干擾研究    劉喜東;馬建;寇發(fā)榮;

懸索橋在側(cè)向風(fēng)載下的計(jì)算    陳忠延;

三維冷卻結(jié)構(gòu)中航空煤油對(duì)流傳熱特性實(shí)驗(yàn)研究    王永鵬;范學(xué)軍;仲峰泉;陸陽(yáng);

T317型航空煤油精制劑的研制與應(yīng)用    齊小峰;潘蕊娟;史淑敏;

諧波法航空煤油熱物性測(cè)量研究    鄭興華;張璟;唐大偉;范學(xué)軍;

雙流體細(xì)水霧抑制熄滅油池火的實(shí)驗(yàn)研究    董燕;

雙路噴注超臨界態(tài)煤油的超燃特性研究    范學(xué)軍;仲峰泉;王晶;俞剛;李建國(guó);

超臨界壓力下航空煤油熱裂解特性研究    仲峰泉;范學(xué)軍;王晶;

航空煤油超聲速穩(wěn)定燃燒貧富油極限實(shí)驗(yàn)研究    王晶;范學(xué)軍;李建國(guó);俞剛;

打造北方地區(qū)最大航空煤油儲(chǔ)運(yùn)基地    記者 趙賢鈺

下月起航空煤油價(jià)格每月調(diào)整一次    記者 蘇民

克石化首次用管道長(zhǎng)距離分輸航空煤油    記者 宋鵬通訊員 殷亞紅 劉雙芝

航空煤油實(shí)行市場(chǎng)定價(jià) 長(zhǎng)期利好航空行業(yè)    記者 黃穎

全球首架全合成航空煤油客機(jī)啟航    記者 孟晶

航空煤油價(jià)格上調(diào)有新意    本報(bào)實(shí)習(xí)記者 吳婷

航空煤油率先市場(chǎng)定價(jià)    記者 張一鳴　郭錦輝

航空煤油出廠價(jià)將下調(diào)220元/噸    記者 溫婷　編輯 阮奇

燕山石化航空煤油產(chǎn)量突破百萬(wàn)噸    記者 周一兵

燕山石化航空煤油產(chǎn)量首破百萬(wàn)噸    通訊員 周一兵

航空煤油池火熱輻射特性及熱傳遞研究    莊磊

小尺度油池火非穩(wěn)態(tài)燃燒特性及熱反饋研究    康泉?jiǎng)?/span>

高海拔地區(qū)油池火燃燒和煙氣特性研究    胡小康

狹長(zhǎng)空間縱向通風(fēng)條件下細(xì)水霧抑制油池火的實(shí)驗(yàn)研究    李權(quán)威

航空煤油表面火焰脈動(dòng)及表面流特性研究    郭進(jìn)

高原環(huán)境下壓力影響氣體燃燒特征和煙氣特性的實(shí)驗(yàn)與模擬研究    楊滿江

細(xì)水霧抑制室內(nèi)火災(zāi)的理論與試驗(yàn)研究    牛國(guó)慶

細(xì)水霧抑制受限空間轟燃的實(shí)驗(yàn)與理論研究    陳呂義

杉木板壁面垂直火蔓延及側(cè)向水噴霧對(duì)其抑制作用研究    周勇

航空煤油火焰蔓延特性研究    陳國(guó)慶

細(xì)水霧與油池火相互作用過(guò)程中火焰強(qiáng)化現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究    唐海東

微生物降解航空煤油的熱力學(xué)研究    劉華姬

擺式列車過(guò)曲線空氣動(dòng)力學(xué)特性研究    劉俊

高原環(huán)境下油池火的火焰及羽流特性研究    徐伯樂(lè)

不同低氣壓環(huán)境下甲醇和乙醇池火燃燒特性的實(shí)驗(yàn)研究    花榮勝

航煤加氫裝置工藝設(shè)計(jì)    杜岳紅

細(xì)水霧與油池火相互作用的數(shù)值模擬    魏彤彤

細(xì)水霧與被障礙物遮擋的油池火作用的研究    唐皓

華東公司航空油料配送方案的優(yōu)化    江秋平

基于標(biāo)準(zhǔn)火設(shè)計(jì)的模擬火災(zāi)實(shí)驗(yàn)研究    王建偉