灯泡烤燃木材的实验与理论研究

摘要

随着我国经济建设的快速发展，物质财富的急剧增长以及新能源、新材料的不断开发，火灾发生的频率越来越高，造成的损失越来越大，火灾在危害人类日常生活和社会发展的各种灾害中已经成为发生最为频繁的灾害之一。而在众多火灾当中，由固体可燃物引起的火灾，尤其是木材引起的火灾，是目前最普遍也是与人类生活关系最为密切的一类火灾。木材易于获得又方便加工，在建筑和装潢等多个领域都得到了广泛的应用，然而木材作为一种易燃材料，一旦发生火灾，极易发展成为大规模火灾，给人们的生命和财产安全带来极大的损失。
　　在实际的火灾发展过程中，热辐射往往是决定火灾过程增长和发展速率的主要因素之一，并且外加热辐射作用下固体可燃物的热解及着火过程作为火灾发展的初始阶段，直接影响到后期火灾的蔓延和发展。因此，深入研究固体可燃物的热解及着火机理，准确预测可燃物的热解及着火行为是非常必要的。固体可燃物在外加热辐射作用下的热解行为及着火特性，一直是火灾科学研究领域里的一个重要课题和方向。
　　在外加热辐射作用下，木材首先吸收热量进行水分蒸发。当水分完全析出后，木材表面及内部温度开始随时间不断升高，当温度达到一定值后，热解发生。随后大量可燃性热解气体从木板表面逸出并与外界环境中的氧气混合形成可燃预混气体，当可燃预混气体达到某个临界值时，着火发生。
　　本文以新疆“3.16”特大火灾为背景，在前人研究工作的基础上，对200W透明白炽灯泡热辐射作用下，木材的热解、炭化及着火特性开展了实验研究和理论分析。实验研究主要包括两部分:第一部分是白炽灯泡有效发射率的校准实验，第二部分是白炽灯泡作为外加辐射源下木材的着火实验。在实验研究的基础上，本文建立了三个简单的理论模型分别来预测白炽灯泡周围不同位置处的入射热流强度，木材发生着火时所需的最小辐射热流和随着白炽灯泡外壁与木板表面之间距离的变化木材着火时间的变化规律。对比实验测量值与模型预测值发现两者吻合较好，验证了模型的正确性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．2．1 实验研究

1．2．2 理论研究

1．3 研究目的和主要内容

1．4 本文章节安排

第2章 热辐射作用下木材热解及着火的基本理论

2．1 木材的组成及主要物理性质

2．2 木材热解基本理论

2．3 木材着火基本理论

2．3．1 木材着火温度

2．3．2 木材着火临界判据

2．4 本章小结

第3章 白炽灯泡烤燃木材的实验研究

3．1 实验平台

3．2 灯泡有效发射率的校准实验

3．2．1 灯泡烤燃木材的辐射模型

3．2．2 实验过程和结果讨论

3．3 灯泡烤燃木材的实验研究

3．3．1 实验过程

3．3．2 实验现象

3．3．3 实验结果

3．4 本章小结

第4章 白炽灯泡烤燃木材的理论研究

4．1 木材发生着火的最小辐射热流模型

4．2 木材着火时间模型

4．3 热电偶测温误差讨论

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 本文主要研究内容及结论

5．2 下一步工作展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果