不同外部辐射热流下小尺寸原木燃烧特性实验研究

作     者：胡皓玮 祁桢尧 时敬军 纪杰 HU Haowei;QI Zhenyao;SHI Jingjun;JI Jie

作者机构：中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026 

出 版 物：《清华大学学报（自然科学版）》 (Journal of Tsinghua University(Science and Technology))

年 卷 期：2022年第62卷第6期

页      面：1023-1030页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2020YFC1522800) 

主　　题：木材燃烧 原木 纹理 木节 炭化 

摘      要：木材因其优异的隔热性能、力学强度和观赏价值而被广泛应用于建材、家具和工艺品中。作为一种可燃材料,木材的燃烧过程会经历热解、点燃、炭化与开裂。目前对于木材燃烧特性的研究,样本通常选用均质的人造板材或避开缺陷的原木。但实际情况下,不同树种结构各异,制备而成的原木板表面的纹理分布不均匀,同时原木中还存在木节等结构缺陷,这些因素都可能影响原木板材的燃烧过程。该文在火焰蔓延量热仪下开展小尺寸原木板材燃烧实验,使用3种树种(辐射松、白松、杉木)的原木,比较了不同外部辐射热流下原木的燃烧特性,获得了不同树种的典型燃烧行为、热释放速率曲线和点燃特性。结果表明,不同树种、不同纹理、结构缺陷(木节)会影响原木的燃烧行为。随着外部辐射热流的增加,原木的点燃时间缩短,热释放速率峰值增加。在该文实验工况范围内,外部辐射热流15 kW/m^(2)时原木点燃时间的重复性差异最大约35%,高于均质人造板材,体现了原木结构非均质性对其燃烧特性的影响,但这一差异随外部辐射热流的增加而减小。对于同一树种,疏、密纹理样本的燃烧特性存在差异,辐射松疏、密纹理原木点燃时间差值最大可达500 s以上,且平行于纹理方向上的炭化速率高于垂直于纹理方向上的。杉木中含有大量木节,低外部辐射热流条件下木节的存在会导致点燃时间缩短、热释放速率峰值增加。