外界辐射下浸没在沙床中乙醇燃烧特性的实验研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 燃烧学 学术会议论文 编号：074168 外界辐射下浸没在沙床中乙醇 燃烧特性的实验研究木 王宝瑞1陈晓婷“2孔文俊1 中国科学院工程热物理研究所，北京100080 2中国科学院研究生院，北京lO0039 l 联系电话：O 1前言 液体燃料在使用、储存及运输过程中可能发生泄漏事故，这些泄漏的燃料渗入到土 壤或者其他多孔性介质中，在外界辐射源等较高温度环境下挥发，容易发生引燃，导致 火焰沿土壤或者多孔介质表面传播。如果不了解这种他特殊的燃烧现象的特性就无法控 制火焰的传播，有可能造成生命财产的重大损失。中国石油吉林石化公司在2005年11月 发生的双苯厂爆炸事故，该事故中引起着火爆炸的主要物质“苯”，具有较强毒性，该 爆炸事故引起的苯大量泄漏并渗透到土壤、河床等多孔介质中，造成了松花江流域的苯 污染以及当时哈尔滨市的大停水，类似的事故和燃料泄漏性事故时有发生。苯的燃烧产 物是二氧化碳和一氧化碳，水以及少量的氮氧化物，在开放的环境下会很快扩散，因此 可以采用燃烧的方法进行清理，这也要求对这类燃烧现象进行研究。’因此，研究浸没在 多孔介质中的液体燃料燃烧特性对于火灾防治和土壤的低污染化具有双重的重要意义。 相对于纯粹的液体燃料燃烧特性研究而言，浸没在多孑L介质中的液体燃料燃烧研究 还较少，上世纪八十年代中期日本JL位学者对液体燃料浸润床层的燃烧特性进行了研 究。Ishida”州做了燃料浸润燃烧的早期研究，他通过实验方法研究了癸烷浸入地一卜．后 地表的火焰特性，考察了颗粒直径、颗粒温度、表面热传导率和表面的倾角对火焰传播 速度的影响。Ishida认为，表层燃料消耗速率与依靠毛细作用的燃料供给之比，可以说 是除多孔介质的热物性之外影响火焰传播速度最重要的冈素。还对被雪覆盖的路面上的 火焰传播进行了研究l引。实验分析了火焰传播特性与雪层厚度，燃料闪点以及路面多孔 性的相互关系。Hirano等对这一领域也做了类似实验哺’…，研究了反向气流作用’卜．浸没 在沙子中煤、河的火焰传播特性，利用烟雾示踪可视化技术和细丝热电偶探针研究了火焰 锋面附近空气动力特性和温度场特性。 最近，我们采用静止的环境气氛下的扩散火焰型式，对浸没在多孑L床中的液体燃料 的燃烧特性进行了研究：“’1，获得了多孔介质粒径、床层厚度、多孔介质材料性质以及 液体燃料特性等影响因素对液体浸没在多孑L介质中的燃烧特性的影响。在理论方面做了 两相Stefan问题假设提出了一个近似分析模型，定量预测了单位时间内燃料消耗量和气 液界面位置，预测结果也证实床层导热和毛细作用力两种作用机制对燃烧的影响，并归 ’国家自然科学綦盒资助，资助‘， 827 纳出采用导热系数很小的多孑L介质可以有效地扑灭池火，采用导热系数大的多孔介质更 有利于采用燃烧技术进行土壤的低污染化。 在多数火灾现场，已燃区域对邻近区域有显著的辐射加热作用，而有的火灾的引发 原因也是由于外界辐射等高温环境。以上的这些研究主要集中在单独的易燃性液体燃料 浸没于多孔性固体床层中的火焰传播、燃烧特性的研究，没有考虑外界因素比如外界热 辐射对它的影响。因此研究外界辐射环境下浸没燃料的燃烧特性，对于火灾安全和土壤 低污染化有重要意义，而这种情况下的研究]I作却尚未见过报道。网此，本文的：I：作是 在我们以往丁作的基础上，研究外界辐射环境下，浸没在多孔介质中的液体燃料的燃烧 特性。 2实验装置和方法 对于静l卜火焰的实验研究，我们采 用的是一内直径为100mm，高100mm的 不锈钢容器盛装多孔介质和液体燃料， 该容器壁厚为1mm。为减少燃烧过程中 通过壁面的热损失，容器所有壁面均采 用10mm厚的岩棉包裹。在每次实验中， 多孔介质盛装在同一容器中，每次床层 的高度都保持不变。液体燃料直接注入 到多孔介质中，每次注入燃料时，正好 浸没多孔介质的表层。实验中燃料质颦