火災可燃物熱解動力學及著火特性研究.pdf

1、可燃物的火行為一旦失去控制，將會發(fā)生災害性的燃燒，嚴重危害人民的生命財產，火災就是一種危害性極大的災害性燃燒現(xiàn)象。可燃物燃燒第一步首先發(fā)生熱解，因此熱解是隨后發(fā)生的著火及火蔓延的關鍵環(huán)節(jié)。對可燃物的熱解與著火機理深入分析，是后續(xù)研究控制火蔓延和發(fā)展的關鍵。 本文首先對可燃物熱分解研究現(xiàn)狀進行了綜述，從表觀動力學研究、熱解與著火特性研究、熱解模型研究等幾個方面，分別進行了系統(tǒng)的總結。在此基礎上，從試驗和理論研究兩大方面對固體可

2、燃物的熱分解與著火特性進行研究。研究了可燃物火災環(huán)境中的煙氣組成規(guī)律。 利用熱重分析儀(TGA)，選取典型的木材和人造板材為樣品，在不同氣氛下，對不同種類試樣的熱分解失重動力學特性進行了詳細的分析比較。深入研究了影響樣品熱重分析試驗的幾個主要參數(shù)：樣品粒徑、試樣量和升溫速率對可燃物熱解過程的影響，試驗結果表明在選定的范圍內，升溫速率的影響較大，試樣量和粒徑的影響較小。針對實際火災中可能出現(xiàn)的復雜環(huán)境變化，進行了熱天平模擬實際火場

3、變工況熱解動力學研究，并對樣品的熱解動力學特性給出了合理性分析?；谏鲜鲈囼炑芯浚疚牟捎秒p組份分階段一級反應動力學模型，分別計算了在空氣和氮氣兩種氣氛下固體可燃物的表觀動力學參數(shù)。 在改進的火災固體可燃物熱解與著火早期特性試驗臺上，選取常用的軟木類木材、硬木類木材和人造板材對其著火特性進行試驗研究，對著火時間、著火表面溫度、最大質量損失速率等可燃物的著火特性參數(shù)進行了試驗測量。從外加輻射熱流強度、木材含水率、木材紋理方向、材料

4、種類差異、外界環(huán)境氣氛等方面對可燃物熱解與著火特性的影響進行了深入研究。試驗表明，隨著外加輻射熱流增加，材料的著火時間縮短，著火表面溫度降低；隨著材料含水率的增加，材料著火時間明顯延長；外加輻射熱流垂直于和平行于木材的紋理方向，材料的著火特性也有差異；材料的尺寸尤其是材料的厚度對著火特性影響也很大，熱薄性材料要比熱厚性材料的著火時間短。此外，還測量了不同輻射熱流下，不同材料的煙氣組份隨加熱時間的變化規(guī)律，探討了表面溫度、質量損失速率與煙

5、氣組份之間的內在聯(lián)系。 對火災可燃物中典型木材的熱解和著火過程進行了數(shù)值模擬。提出了一個考慮了固體內部瞬間熱傳導、熱解反應的熱效應以及邊界對流與輻射熱損失，水分蒸發(fā)等影響的木材熱解模型，采用一階阿累尼烏斯公式來描述模型中可燃物的熱解反應過程。通過模型可以預測木材熱解過程中其內部溫度及表面溫度的變化、材料的失重率和水分變化等一系列影響木材著火的重要特性。利用該模型模擬了不同輻射熱流下不同因素對木材熱解行為的影響，模型的預測值和試驗