小尺度薄層揚沸火災特性實驗研究.pdf

1、當今社會經(jīng)濟發(fā)展離不開化石燃料的使用，但是人類過度依賴化石燃料帶來了一系列問題。其中，我國地形多變，海拔差異巨大，由于可燃液體燃料的不均勻分布，導致成品油運輸管道規(guī)模不斷增長，為了保障高海拔地區(qū)油品需求，部分油料輸運管道需要穿過高海拔地區(qū)。同時，高海拔地區(qū)本身儲存并持續(xù)消耗大量油料，除了民生和商用以外，一個值得關注的特殊使用場景是高原機場。高海拔低壓低氧環(huán)境會對燃燒過程產(chǎn)生影響，高海拔地區(qū)燃料泄露火災也會呈現(xiàn)出同平原地區(qū)不同的新特性。<

2、br>　　薄層揚沸現(xiàn)象涉及眾多基本物理、化學過程，其形成機制至今扔在探索過程當中。本文建立了小尺寸油品揚沸火災特性實驗平臺。為了研究壓力對小尺寸油盆揚沸的影響，以及油水交界面水層過熱水的成因，在三個壓力點:合肥(Alt:58mP:101kPa)，麗江(Alt:2400m P:76kPa)、拉薩(Alt:3650m P:64kPa)開展實地小尺度墊水池火燃燒。同時，從燃燒控制因素的角度，選取了四種油盆直徑:0.15m、0.18m（對流控制

3、）、0.30m和0.40m（輻射控制）;初始油層厚度為統(tǒng)一為0.5cm;墊水層厚度取1.0cm、1.5cm、2.0cm;實驗油品的選擇考慮到使用廣度以及前文所涉及的高原機場油料安全，最終確定為航空煤油JetA和0＃柴油。
　　監(jiān)測薄層揚沸火災的特征物理量有:重量，溫度，輻射和聲音強度。從質(zhì)量變化角度，分析了不同變量如何影響以下指標:穩(wěn)定階段質(zhì)量損失速率，揚沸現(xiàn)象發(fā)生時剩余油品厚度，揚沸強度。從溫度角度，重點分析了水油交界面水層溫度

4、過熱現(xiàn)象。
　　并得到以下結論:
　　實驗觀察到揚沸過程由四個階段構成，并且不同變量會導致?lián)P沸階段向著突變型和持續(xù)型兩種趨勢發(fā)展。
　　油盆尺寸D作為單一變量，隨著油盆尺寸的上升，穩(wěn)定燃燒階段的質(zhì)量損失速率上升;揚沸發(fā)生時剩余油品的高度下降，揚沸強度下降;
　　環(huán)境壓力P作為單一變量，隨著環(huán)境壓力上升，穩(wěn)定階段的質(zhì)量損失速率上升，油水交界面水層的過熱溫度上升，過熱程度小幅上升，揚沸現(xiàn)象發(fā)生時剩余油品的高度上升，揚

5、沸強度上升;
　　水層厚度hw作為單一變量，隨著水層厚度的上升，揚沸階段的燃燒現(xiàn)象向持續(xù)型轉變，揚沸強度下降，但需要指出的是，隨著水層厚度上升，水層厚度對揚沸階段的影響逐漸降低，可以預計當超過一定臨界條件之后，水層厚度將不會對揚沸現(xiàn)象再造成影響;
　　揚沸強度本身并無法說明揚沸現(xiàn)象是否發(fā)生，所以，統(tǒng)計了各個工況下?lián)P沸現(xiàn)象是否發(fā)生的結果，得出結論如下:壓力作為單一變量時，低壓情況下更難發(fā)生揚沸現(xiàn)象;當燃料量過少，水層越厚越難以