受限空间内典型液体可燃物的燃烧特性探究

受限空间内典型液体可燃物的燃烧特性探究
发布时间：2022-09-09T03:30:45.197Z 来源：《科学与技术》2022年第5月第9期作者：徐越群王丽洁[导读] 当受限空间内存在着较多可燃物时，会很容易引发火灾，威胁人们的生命财产安全
徐越群王丽洁
石家庄铁路职业技术学院，河北石家庄，050041
摘要：当受限空间内存在着较多可燃物时，会很容易引发火灾，威胁人们的生命财产安全，故本文主要通过实验对液体可燃物的燃烧条件与燃烧情况进行了分析，而研究内容包括可燃物的燃烧速度、烟雾速度等。

关键词：受限空间；液体可燃物；燃烧特性
在受限空间内发生的火灾情况与其可燃物的种类以及数量有着密切的联系，不同的液体可燃物在燃烧过程中释放出的热量、产生的烟雾都有着一定的区别。

而火灾具有极大的危害，对引发火灾的可燃物的燃烧特性开展分析能够帮助我们更好地解决火灾。

因此，国内外研究人员已经就火灾的燃烧情况进行了较为全面的分析。

但由于发生火灾时，可燃物的燃烧过程具有一定的持续性，而这很难通过实验来进行模拟，故本文主要对此开展了分析，旨在为受限空间内的可燃物燃烧特性研究做出贡献。

一、实验设计
（一）实验设置
首先，在进行本实验研究的过程中，研究人员需要设计实验装置，以此来完成不同的液体可燃物的燃烧情况的探究，而本次实验中所使用的实验装置主要由以下几个部分组成：火源、热流计、三维粒子测速系统等。

在进行液体可燃物的燃烧实验中，一般会将可燃物放置于油盆之中，而后在实验舱之中进行点燃，以此来确保该液体可燃物能够在完全密闭的环境中进行燃烧，这有利于准确地测定实验过程中的各项参数，如实验中的热流密度变化等。

其次，本次实验中所使用的实验舱规格如下：长为3米，宽为4.16米，高为2米。

为了确保实验中所测量的数据能够准确反映液体可燃物的特性，研究人员一般会对构成实验装置的各个部分的位置及间距进行调整。

比如，热流计一般会放置于距离液体可燃物30厘米并且距离实验舱底部100 厘米的位置，从而确保可以精确地记录燃烧过程中的热流参数变化。

同时，三维粒子测速系统等装置在实验过程中的位置也会对测定结果产生影响，需要研究人员能够对其开展及时地调整。

（二）实验工况
为了确保实验结果具备普遍性，本次实验中主要选取了三种不同的液体可燃物，分别进行了有限空间内的燃烧实验，分别为正庚烷、环己烷、航空煤油。

在开展实验的过程中，三种液体可燃物参与反应的实际质量一致（100克）。

其次，燃烧实验的过程在实验舱之中进行，避免了外界条件变化对燃烧过程的影响，同时，相关研究人员需要注重不同的液体可燃物在点燃时的条件一致（都应当在常压、无风的条件下进行点燃）。

最后，由于液体可燃物的燃烧过程受到其他环境因素的影响，为了使得实验结果更加具有实际性，研究人员一般会进行多组实验，并且回保障多组实验的其他条件一致。

而在上述三种液体可燃物中，航空煤油需要引燃剂来辅助其点燃，因此，研究人员在对航空煤油的燃烧过程进行参数测定时，往往会在其点燃一分钟之后开展记录，这能够排除引燃剂对航空煤油燃烧过程的影响。

二、实验结果与讨论
在密闭空间中进行液体可燃物的燃烧实验时，研究人员需要明确需要进行记录分析的内容，从而有效地建立起燃烧特性的分析框架。

而在本次实验中所分析的主要内容包括：液体可燃物燃烧时产生烟雾的速度、产生火焰的高度以及燃烧过程中密闭空间内的热流密度变化情况。

（一）烟雾速度
液体可燃物在密闭空间内的燃烧过程中，不仅会消耗密闭空间内的原有氧气，同时也有可能会产生大量的有害气体及烟雾，有害气体的具体类别往往与可燃物的固有组成相关。

而液体可燃物在燃烧过程中放出的烟雾，则会随着燃烧反应的进行上升至密闭空间的顶端。

在本次实验过程中，测定烟雾的产生速度等主要是通过三维粒子测速系统实现对，这能够对烟雾速度进行较为准确的测定。

而在对三种液体可燃物的烟雾速度进行分析的过程中，速度最快的为航空煤油，速度最慢的为正庚烷。

其中，航空煤油燃烧产生烟雾的速度可达到15.362米每秒。

同时，三种液体可燃物产生烟雾的速度变化范围也不同，与其他两种可燃物相比，航空煤油的烟雾速度波动范围最大，大约集中在0.007米每秒至3.078米每秒的区间之内。

（二）火焰高度
液体可燃物在燃烧过程中同样会产生大量的火焰，而火焰高度与可燃物的种类以及燃烧条件有着一定会的联系，而在本次实验过程中，由于可燃物燃烧的场所都是在实验舱的油盆中，所以其产生的火焰高度主要与热释放速率有关。

首先，热释放速率不仅取决于液体可燃物的种类，与实验条件有一定关系，为了避免测定过程对火焰的燃烧高度产生影响，本次实验中通过红外相机来进行记录。

而由于红外相机并不能直接对火焰的高度进行测定，研究人员主要是通过图像面积来开展分析工作。

并且，根据实验结果，我们能够发现航空煤油在燃烧过程中产生的火焰高度最高，约为1米，而环己烷的火焰高度略高于正庚烷，分别为0.9米和0.8米。

（三）热流密度
首先，液体可燃物在燃烧时会释放出大量的热，而在密闭空间中，热量会被积聚，而这也容易造成热流计记录的实验数据不够稳定。

因此，研究人员在处理实验数据的过程中，往往会对其进行一定的处理。

而在对三种液体可燃物的燃烧产生热量进行分析的过程中，则能够明确发现热流密度峰值最高的可燃物为环己烷，其次为正庚烷，而航空煤油的热流密度则最低。

同时，热流密度不仅能够反映某种可燃物燃烧过程中放出热量的多少，也能够表示其对外界造成的热量辐射伤害的高低。

这也表明了在上述三种液体可燃物中，航空煤油燃烧过程中产生的热量辐射伤害最低，对周围环境以及人群的影响最小，而环己烷造成的热量辐射伤害最高。

总结
通过对正庚烷、环己烷以及航空煤油三种液体可燃物的燃烧情况进行实验分析，我们能够得到以下结论。

首先，在密闭空间内燃烧产生烟雾的速度方面，航空煤油的速度峰值最高，并且产生速度的范围较广。

其次，在对三种液体可燃物的燃烧高度进行比较的过程中，则能够明确发现同样是航空煤油所产生的火焰高度最大，可达到一米左右，而产生热流量最高的可燃物则为环己烷。

通过对上述可燃物的燃烧特性进行研究，能够帮助我们明确密闭空间内的燃烧特性，具备一定的现实应用意义。

参考文献：
[1]刘全义,胡林,邓力,朱博,朱文田,梁光华.受限空间内典型液体可燃物的燃烧特性[J].石河子大学学报(自然科学版),2021,39(05).
[2]胡林. 受限空间火灾多参数联合探测方法研究[D].中国民用航空飞行学院,2021.
[3]王学辉. 典型混合可燃液体气液相界面蒸发特性及池火行为研究[D].中国科学技术大学,2019. 作者信息:徐越群（1978.8—），男，汉族，河北廊坊人，博士，副教授，研究方向：燃气燃烧与消防安全作者简介：王丽洁（1988.3—），女，汉族，河北邯郸人，硕士，讲师，研究方向：建筑防火安全技术。

资助项目：河北省高等学校科学技术研究重点项目（ZD2021097）。