不同邊沿高度條件下正庚烷油池火燃燒特性研究.pdf

1、化石燃料推動了社會文明的發(fā)展,作為最重要的化石燃料,石油與現(xiàn)代社會的生產(chǎn)生活都息息相關。然而,石油及其衍生的液體燃料具有易燃易爆等火災隱患,石油儲罐儲量大、排列密集的特點更增加了發(fā)生火災的風險性。為了給儲罐增容,儲罐通常具有較高的側壁,在未完全灌裝時具有較大的邊沿高度,會對火災的燃燒特性產(chǎn)生影響。因此,研究油池的邊沿高度對燃燒行為的影響可為石油儲罐火災的防治建立理論基礎。
　　本文主要采用實驗和FDS數(shù)值模擬相結合的方法,探討了邊

2、沿高度對油池火燃燒特性的影響。研究對象主要包括不同邊沿高度正庚烷(C7H16)油池火的燃燒速率、火焰形態(tài)和輻射特性。為了避免外界環(huán)境風的干擾,選擇大空間火災實驗廳作為實驗場所。實驗采用5cm、10cm、15cm和20cm直徑的油池,邊沿高度分別設置為0.25、0.5、1、1.5和2倍油池直徑,實驗中使用液面平衡裝置將燃料層厚度維持在3cm,使用電子天平記錄質(zhì)量損失。使用CCD攝像機記錄火焰發(fā)展過程,并進一步處理生成火焰概率分布圖,選取概

3、率值為0.5的圖像邊界確定火焰高度。實驗結果表明,所有尺寸的燃燒速率均隨邊沿高度呈現(xiàn)先下降后上升再下降的變化趨勢,并分別分析了各個階段的熱反饋機制?；鹧娓叨确矫?除5cm直徑的油池外,其他尺寸油池火焰高度趨勢保持一致,均隨邊沿高度呈指數(shù)下降。5cm直徑的油池隨著邊沿高度的增加先上升后下降。油池火輻射熱通量和輻射分數(shù)均隨著邊沿高度的不斷增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢,其轉折點在h*=0.5處。
　　數(shù)值模擬將實驗中測定的燃燒速率作為火

4、源的設置參數(shù),采用與實驗相同的油池尺寸。油池上方設置有3D×3D×4D的開放空間,滿足火焰的空氣卷吸。模擬部分主要研究了火焰高度(實際火焰高度、火焰下探高度)對邊沿高度的演化規(guī)律和油池內(nèi)部空間的熱力學性質(zhì)。當D=5-10cm時,實際火焰高度隨隨邊沿高度呈現(xiàn)了先下降后上升再下降的趨勢,火焰下探高度則表現(xiàn)為線性增長規(guī)律;當D=15-20cm時實際火焰高度呈現(xiàn)了先下降后上升的趨勢,火焰下探高度則先上升后下降;二者比值與邊沿高度之間的關系可采用