检索结果-南通市图书馆

传统的哈龙灭火剂由于对臭氧层会产生严重破坏而逐渐被淘汰,细水雾灭火剂因具有绿色环保、灭火高效、稳定以及性价比高等优点被视为哈龙灭火剂的主要替代品。人们对水雾灭火技术开展了广泛的研究,但是目前绝大部分的研究都关注于宏观层面上的灭火效能,而从微观角度对液滴与高温燃料和火焰相互作用的研究十分缺乏。液滴与受热燃料相互作用的动力学特性仍缺少清楚的认识,尤其是对于液滴撞击着火燃料的研究相对较少,而水雾与着火液体燃料相互作用的初始阶段,火焰出现强化现象机理尚未得到系统的解释,无法对火灾事故提供有效的预防和安全评估。因此开展关于液滴与受热液体的相互作用动力学特性研究对于认识并理解细水雾灭火的微观机理具有重要意义。本文搭建了实验研究平台,用于观察单个水滴与受热未着火油池相互作用的动力学过程以及单水滴与着火油池相互作用后发生火焰膨胀的动态过程。实验中使用高速摄像机拍摄单水滴与机油液面接触的动力学过程,测量并计算了液滴直径、液滴撞击速度、弹坑宽度和深度、射流高度、火焰高度等特征参数。通过改变液滴韦伯数(液滴直径和液滴的下落高度)、油池温度、着火条件等影响因素,对单液滴与机油相互作用的动态过程进行了实验研究。本文的主要工作如下:开展了单个水滴与受热未着火机油相互作用的实验研究。在实验中观察到三种不同的撞击现象(穿透、弹坑-射流、弹坑-射流-二次射流);发现了油池温度和液滴韦伯数对撞击现象的影响规律,建立了由液滴韦伯数和油池温度共同确定的We-θ撞击现象分布图;揭示了液滴韦伯数与油池温度对弹坑体积、射流高度等特征参数的影响规律,随着韦伯数和油温的升高,最大弹坑体积和射流高度呈现增大的趋势。通过对撞击、形成最大弹坑和形成最大射流三个阶段的能量传递分析,发现随着油池温度的升高,能量转化率增大,通过对比研究液滴撞击不同燃料时的能量转化率,揭示了燃料的物理性质对撞击过程中能量转化率的影响,燃料的物性参数越小,能量转化率越大。开展了单个水滴与着火机油相互作用的实验研究。在实验中发现了火焰强化现象;计算了不同实验工况下的火焰最大膨胀高度和最大膨胀体积,揭示了液滴直径和下落高度对火焰最大膨胀高度和火焰最大膨胀体积的影响规律,随着液滴直径和下落高度的增大,火焰的尺度增大;分析了液滴撞击着火机油导致火焰发生膨胀的机理,液滴进入高温油池中(油温超过320℃),会发生蒸汽爆炸现象,而蒸汽爆炸是导致液滴撞击着火油池发生火焰强化的主要原因。分析了液滴直径和下落高度对首次发生蒸汽爆炸时间的影响,随着液滴直径的增大,液滴从撞击热油到首次发生蒸汽爆炸的时间呈现增大的趋势,并且液滴的下落高度越大,蒸汽爆炸越容易发生。

关键词：水滴机油油池温度能量转化率火焰膨胀

来源：

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

水滴撞击油池动力学特性研究

水滴撞击油池动力学特性研究

引用

作者：范绪君合肥工业大学

学位级别：硕士

由于清洁、高效以及无污染的特点,作为哈龙灭火剂的替代者,水雾灭火技术被广泛用于许多重要的灭火场所,如工业厂房、实验室、建筑以及森林。但目前关于水雾灭火技术的研究绝大部分都关注于宏观层面上的灭火效能,只有有限的学者去研究了... 详细信息

由于清洁、高效以及无污染的特点,作为哈龙灭火剂的替代者,水雾灭火技术被广泛用于许多重要的灭火场所,如工业厂房、实验室、建筑以及森林。但目前关于水雾灭火技术的研究绝大部分都关注于宏观层面上的灭火效能,只有有限的学者去研究了其微观机理,而微观机理对水雾灭火技术的进一步发展有着重要的影响。因此,本文为了探究水雾灭火的微观现象与机理,开展了一系列的有关单个液滴与高低沸点油池相互作用的小尺度实验,来探究水雾灭火过程中液滴与燃料液面相互作用的微观过程,使我们科学地认识并理解水雾灭火的微观机理。为了深入探究液滴撞击高低沸点油池的动态过程,本文搭建了2个实验研究平台,分别用于观察单个水滴撞击油池液面的动态过程以及单个水滴撞击着火高沸点油池的火焰膨胀过程,所有的实验都是在常温下(20℃)进行。实验中利用高速摄像机和数码相机分别测量并计算水滴撞击速度、弹坑尺寸、射流高度、气泡持续时间、火焰高度及体积等撞击特征参数,并记录下水滴与油池液面碰撞的微观过程和火焰膨胀的瞬间过程。通过改变着火条件、撞击高度、油池液体深度、油池液体温度以及水滴直径等工况条件,进一步揭示了不同环境条件下单个水滴撞击高低沸点油池的特征撞击参数和微观撞击现象的变化规律。本文的研究工作具体如下:研究揭示了单个水滴撞击未着火庚烷油池的动力学特性。首先,通过改变水滴撞击高度和液体深度,记录了水滴撞击未着火庚烷液面的动态行为过程,定义了三种撞击现象:穿透-二次穿透/漂浮、弹坑-射流/弹坑-射流-二次射流和气泡;建立了由撞击韦伯数和液体深度共同决定的We-d*撞击现象分布图,并确定了各种撞击现象转变的临界韦伯数;发现了弹坑尺寸、射流高度、气泡持续时间、撞击速度损失等特征参数的变化规律,并给出了特征参数演变的详细机理解释。研究揭示了单个水滴撞击着火庚烷油池的动力学特性。整个实验是在庚烷处于准稳态燃烧时进行的。首先,根据射流次数的不同,建立了着火庚烷油池机制,即浅油池、过渡区及深油池,并比较分析了不同工况下具有显著差异的射流和气泡结构形成的动态过程,发现了液体深度和韦伯数对撞击现象的影响规律。其次,通过对比研究不同液体深度和韦伯数下的最大弹坑尺寸和最大射流高度的差异性,解释了浅油池和深油池中撞击特征参数的影响因素,并揭示了不同工况下撞击特征参数的演变规律。最后,根据水滴下落过程中的动力学过程,构建了水滴下落高度随撞击速度的理论预测公式,并进一步得到了着火条件火羽流导致的撞击速度损失规律。研究揭示了单个水滴撞击受热和着火花生油油池的动力学特性。首先,简单分析了不同直径的水滴撞击高温花生油中撞击现象的动态过程和分布规律,着重分析了蒸汽爆炸现象的临界发生条件以及爆炸接触方式。基于其爆炸接触方式,进一步划分了三阶段的水蒸气演变的物理模型。其次,深入探究了单个水滴总吸收热随水滴直径的变化关系,并基于水蒸气泡的体积计算模型,理论推导了其最大子液滴吸收热的计算公式,揭示了最大子液滴吸收热与单个水滴总吸收热的比值随水滴直径的变化规律。最后,为了探究水滴直径对火焰膨胀的影响,分析了火焰膨胀的瞬间过程以及揭示了不同水滴直径下的火焰最大膨胀高度的变化规律,并基于灰度阈值法,进一步探究了火焰最大膨胀高度和体积倍数随水滴直径变化的影响规律。