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酚醛树脂浸渍石英纤维复合材料烧蚀过程数值模拟

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复合材料学报 2024年

作者：侯鹏飞赵璧胡胜利王俊胜应急管理部天津消防研究所工业与公共建筑火灾防控技术应急管理部重点实验室天津市消防安全技术重点实验室

针对酚醛树脂浸渍石英纤维复合材料(PISF)烧蚀热响应过程受热边界难处理的问题，建立了PISF的三维流-热-烧蚀多场耦合模型，预测了高温环境下材料受热过程和散热过程的瞬态温度分布，模拟了体积烧蚀和表面烧蚀过程，分析了各项参数对PIS... 详细信息

针对酚醛树脂浸渍石英纤维复合材料(PISF)烧蚀热响应过程受热边界难处理的问题，建立了PISF的三维流-热-烧蚀多场耦合模型，预测了高温环境下材料受热过程和散热过程的瞬态温度分布，模拟了体积烧蚀和表面烧蚀过程，分析了各项参数对PISF传热的影响。结果表明：随着受热时间的增长，材料表面温度逐渐升高，流入表面的热流迅速减少。受热面中心点处受到的热流最大，约3.6 s后开始发生烧蚀，烧蚀最为明显。材料表面受热后迅速分解，产气速率迅速达到峰值，后期由于表面热阻效应，产气速率逐渐降低。一定条件下，提高导热系数会降低烧蚀后退速率和提高产气速率，背温升高，不利于材料隔热；提高热容会降低烧蚀后退速率和产气速率，背温降低，有利于材料隔热；显著提高渗透率会增强流体流动传热，提高烧蚀后退速率和产气速率，背温升高，不利于材料隔热。研究结果可以提高对PISF烧蚀热响应过程的认识，并为热防护材料的优化设计提供参考。

关键词：烧蚀材料热响应体积烧蚀表面烧蚀数值模拟

液氮灭火系统管路输送压力损失影响因素及计算方法研究

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消防科学与技术 2024年第1期43卷 76-81页

作者：陈红光董海斌张少禹张德华应急管理部天津消防研究所天津300381 工业与公共建筑火灾防控技术应急管理部重点实验室天津300381 天津市消防安全技术重点实验室天津300381

结合液氮防灭火工程管路实际,分析了环境温度、液氮温度、入口流速、管长、管径、出口口径对管路出口液氮含量、输送压降的影响,并结合模拟与试验分析了均相模型预测管路输送压降的计算方法。结果表明:环境温度、液氮温度对液氮含量和... 详细信息

结合液氮防灭火工程管路实际,分析了环境温度、液氮温度、入口流速、管长、管径、出口口径对管路出口液氮含量、输送压降的影响,并结合模拟与试验分析了均相模型预测管路输送压降的计算方法。结果表明:环境温度、液氮温度对液氮含量和管路压降影响较小;管路流速越快、输送距离越长、管径越小,压降增加越显著;随管路出口口径的减小压降迅速增加。对于低干度的气液两相氮适合用于均相模型计算,提出的简化计算经验模型压降预测值与试验值吻合良好,可以预测气液两相氮的管路输送压降,为液氮输送管路的工程应用设计提供理论支撑。

关键词：储能安全液氮管路输送液氮含量压降均相模型预测模型

基于云端数据分析的共享电单车起火原因分析技术研究

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消防科学与技术 2024年第5期43卷 730-736页

作者：陈克黄盟张若蘅张斌宋建勋何兵应急管理部天津消防研究所天津300381 工业与公共建筑火灾防控技术应急管理部重点试验室天津300381 天津市消防安全技术重点实验室天津300381 杭州青奇科技有限公司浙江杭州311199

共享电单车具有运行数据采集和云端记录功能,揭示云端数据随起火部位及引燃模式的变化规律,可为起火原因认定和产品质量管理提供新依据。本文通过明火引燃、动力电池热失控整车燃烧试验和电气线路短路故障试验,研究共享电单车起火燃烧... 详细信息

共享电单车具有运行数据采集和云端记录功能,揭示云端数据随起火部位及引燃模式的变化规律,可为起火原因认定和产品质量管理提供新依据。本文通过明火引燃、动力电池热失控整车燃烧试验和电气线路短路故障试验,研究共享电单车起火燃烧过程中云端数据的V-t曲线特征和变化规律。结果表明:明火及短路会导致数据传输线路断开,整车电压数据出现骤降后快速降至0,电压下降速度可超过500.56 mV/s;动力电池热失控后,整车电压数据出现骤降后缓慢下降,电压下降速度为20.02 mV/s,并在下降过程中出现短期的电压回升现象。开展共享电单车的火灾调查时,可通过调取云端数据分析V-t曲线特征的方法,为起火原因认定工作提供线索。

关键词：共享电单车云端数据起火原因火灾调查

可燃液体储罐区固定式灭火系统管网布置方式的探讨

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消防科学与技术 2024年第3期43卷 362-368页

作者：张网王玥应急管理部天津消防研究所天津300381 工业与公共建筑火灾防控技术应急管理部重点实验室天津300381 天津市消防安全技术重点实验室天津300381

为充分发挥固定式灭火系统的作用,有效缩短灭火时间,提高可燃液体储罐火灾的灭火效率,降低火灾对消防人员生命安全的威胁,本文系统调研了国内已建成的固定顶储罐、外浮顶储罐的固定式泡沫灭火系统管网的布置方式和消防冷却水系统的管网... 详细信息

为充分发挥固定式灭火系统的作用,有效缩短灭火时间,提高可燃液体储罐火灾的灭火效率,降低火灾对消防人员生命安全的威胁,本文系统调研了国内已建成的固定顶储罐、外浮顶储罐的固定式泡沫灭火系统管网的布置方式和消防冷却水系统的管网布置方式,分析了不同布置方式的优缺点,提出了可燃液体储罐区固定式灭火系统设计及改进的建议。

关键词：可燃液体储罐区管网布置固定式泡沫灭火系统消防冷却水系统

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压缩空气泡沫对溶剂油蒸气密封性能研究

消防科学与技术 2024年第4期43卷 510-515页

作者：靖立帅包志明赵婷婷柯鑫应急管理部天津消防研究所天津300381 工业与公共建筑火灾防控技术应急管理部重点实验室天津300381 天津市消防安全技术重点实验室天津300381

基于美国环境保护署通量室试验模型,研究建立了泡沫密封性能评价试验方法,考察了发泡倍数和泡沫厚度等因素对成膜型压缩空气泡沫密封性能的影响,测量并计算了油蒸气挥发速率和有效抑蒸时间,从发泡倍数影响作用规律和泡沫析液滴落行为阐... 详细信息

基于美国环境保护署通量室试验模型,研究建立了泡沫密封性能评价试验方法,考察了发泡倍数和泡沫厚度等因素对成膜型压缩空气泡沫密封性能的影响,测量并计算了油蒸气挥发速率和有效抑蒸时间,从发泡倍数影响作用规律和泡沫析液滴落行为阐释了泡沫密封性能的主要作用机制。结果表明:成膜型压缩空气泡沫能够有效抑制120^(#)溶剂油蒸气挥发,3 cm的6.5倍泡沫的有效抑蒸时间超过30 min;发泡倍数是影响压缩空气泡沫密封性能的关键技术参数,发泡倍数越低,压缩空气泡沫密封性能越高,建议优先使用15倍以下泡沫处置120^(#)溶剂油泄漏事故;对于成膜型压缩空气泡沫,不同发泡倍数条件下水膜对油蒸气密封性能差异不大,泡沫层中液膜是控制油蒸气挥发的主要因素,发泡倍数越低,泡沫中液体含量越高,对油蒸气挥发的抑制作用越强。

关键词：发泡倍数泡沫厚度抑制油气浓度

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全氟己酮和氮气混合协同灭火效能试验研究

消防科学与技术 2024年第6期43卷 850-854,866页

作者：马建琴羡学磊赵青松王皓轩应急管理部天津消防研究所天津300381 工业与公共建筑火灾防控技术应急管理部重点实验室天津300381 天津市消防安全技术重点实验室天津300381

为研究全氟己酮和氮气的气液两相流混合协同作用的灭火效能,研发了混合气体灭火浓度测试装置和基于缩尺灭火模型的两相流灭火浓度测试装置,测定了全氟己酮气体和氮气混合灭火浓度及全氟己酮经氮气雾化后的两相流灭火浓度,并通过全淹没... 详细信息

为研究全氟己酮和氮气的气液两相流混合协同作用的灭火效能,研发了混合气体灭火浓度测试装置和基于缩尺灭火模型的两相流灭火浓度测试装置,测定了全氟己酮气体和氮气混合灭火浓度及全氟己酮经氮气雾化后的两相流灭火浓度,并通过全淹没灭火试验测试了对正庚烷火的灭火效果。结果表明,全氟己酮气体和液体雾化后的灭火浓度都与氧浓度呈线性正相关;缩尺灭火模型可准确测定液体灭火剂雾化后的灭火浓度,偏差不超过1.36%;基于氮气和全氟己酮混合后的两相流喷放方案,通过在灭火过程中同时降低保护空间氧浓度的方式,降低了全氟己酮的灭火浓度,同时还实现了大孔径喷头下的全氟己酮灭火剂低压大流量雾化和快速喷放;在100 m^(3)全淹没灭火条件下,降低灭火剂浓度及灭火剂用量达27%。

关键词：全氟己酮氮气协同灭火灭火浓度全淹没试验

LFP电池热失控液氮冷却惰化理论分析方法研究

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消防科学与技术 2024年第5期43卷 656-662页

作者：王玥张少禹储玉喜陈晔应急管理部天津消防研究所天津300381 工业与公共建筑火灾防控技术应急管理部重点实验室天津300381 天津市消防安全技术重点实验室天津300381

传统的商用灭火剂扑救锂离子电池热失控火灾和抑制复燃的效果不佳,液氮作为一种高效的灭火剂,其冷却抑制锂离子电池热失控的效果得到了很多研究机构试验验证,但目前针对液氮灭火用量和灭火效能尚缺乏理论分析方法。笔者通过对液氮灭火... 详细信息

传统的商用灭火剂扑救锂离子电池热失控火灾和抑制复燃的效果不佳,液氮作为一种高效的灭火剂,其冷却抑制锂离子电池热失控的效果得到了很多研究机构试验验证,但目前针对液氮灭火用量和灭火效能尚缺乏理论分析方法。笔者通过对液氮灭火机理的理论分析,研究确定了液氮冷却和惰化理论分析计算方法。方法中通过试验和理论分析确定热失控放热热量、液氮吸热热量、液氮惰化用量等,并通过实尺试验验证方法的有效性。以280 Ah磷酸铁锂电池热失控为例,依据理论分析方法,计算得到了惰化抑爆和冷却的最低液氮用量,在有效容积为38.88 m3的爆炸试验箱体内,施加了83.39 kg液氮后,24 h间隔点火48次,均未出现燃爆现象。通过实际案例验证理论分析方法的有效性和合理性,提出的理论分析方法为液氮灭火抑爆的设计和有效性分析提供评价手段和方法,进一步增强磷酸铁锂电池舱式储能系统的安全性。

关键词：液氮热失控冷却惰化抑爆磷酸铁锂电池

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新能源火灾防控技术研究进展

消防科学与技术 2024年第5期43卷 578-589页

作者：卓萍张网张良储玉喜陈晔张晋王玥李紫婷陈红光应急管理部天津消防研究所天津300381 工业与公共建筑火灾防控技术应急管理部重点实验室天津300381 天津市消防安全技术重点实验室天津300381

对近年新能源火灾防控技术的研究进展进行了综述。通过对基础理论研究、国内外技术现状进行回顾和分析,总结得出了风力发电、光伏发电、电化学储能、电动汽车和氢能等领域火灾防控的主要技术进展,梳理了目前仍需解决的火灾防控难点和堵... 详细信息

对近年新能源火灾防控技术的研究进展进行了综述。通过对基础理论研究、国内外技术现状进行回顾和分析,总结得出了风力发电、光伏发电、电化学储能、电动汽车和氢能等领域火灾防控的主要技术进展,梳理了目前仍需解决的火灾防控难点和堵点问题,明确了未来发展方向,为我国新能源行业火灾防控提供技术指导,助力行业安全发展。

关键词：新能源火灾基础理论防控技术进展

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火灾滤毒工具的防护性能研究

消防科学与技术 2024年第3期43卷 374-378页

作者：赵祥冯旭赵婧张若蘅韩冲胡成于东兴宋文琦应急管理部天津消防研究所天津300381 工业与公共建筑火灾防控技术应急管理部重点实验室天津300381 天津市消防安全技术重点实验室天津300381

为探究在特定工况下湿毛巾和过滤式消防自救呼吸器的防护性能,搭建滤毒工具防护性能测试平台,针对火灾场景中的常见燃烧物,选择硬质聚氨酯、软质聚氨酯、纸张、木材、棉布、PVC、锂电池7种材料,分别测试其燃烧产物中的主要气体成分,分... 详细信息

为探究在特定工况下湿毛巾和过滤式消防自救呼吸器的防护性能,搭建滤毒工具防护性能测试平台,针对火灾场景中的常见燃烧物,选择硬质聚氨酯、软质聚氨酯、纸张、木材、棉布、PVC、锂电池7种材料,分别测试其燃烧产物中的主要气体成分,分析普通毛巾对气体、烟尘和高温的防护性能。在特定工况下的试验结果表明:湿毛巾对7种燃烧物产生的PM10颗粒具有一定的过滤效果,平均过滤效率为25.57%;对高温烟气具有降温作用,平均降幅为29.1℃;对HCN和CO未见明显过滤效果,对C2H4O的平均过滤效率约为28%,对SO_(2)的平均过滤效率约为75%,对HCl的平均过滤效率约为84%;对比测试过滤式消防自救呼吸器对CO和烟尘的防护能力,其性能远高于湿毛巾,并具有更低的呼吸阻力。

关键词：火灾烟气火灾滤毒工具毛巾过滤式消防自救呼吸器过滤性能