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火灾烟雾颗粒粒径分布的测量与计算模拟

烟雾颗粒粒径分布和浓度的动态变化是影响感烟火灾探测器响应的关键参数,是影响火灾中有毒气体承载与传播的重要因素。高大空间环境下,烟颗粒粒径与质量的增长制约烟雾的沉降与上升高度,进而影响高层感烟探测系统的设计和有效性。烟颗粒粒径分布受凝并等因素影响而不断变化。本文应用扫描电迁移粒径谱仪(SMPS),在线测量四种国家标准试验火和三种欧洲标准火,记录并分析烟颗粒粒径分布、几何平均粒径和总颗粒数浓度随时间的变化。火灾烟颗粒基本小于1μm,粒径分布呈双模态,符合对数正态分布,烟颗粒浓度峰随燃烧状态变化,且随时间向右移动,几何平均粒径增大,分布展宽。TF6试验火颗粒小于400nm,且呈自保持状态,其余明火烟颗粒大于阴燃和热解烟颗粒。烟颗粒凝并速率是燃烧状态参量的函数。火灾中,凝并是影响烟颗粒粒径变化的主要因素。本文简化烟颗粒粒径分布动力方程,应用Moment方法求解烟颗粒凝团的布朗凝并方程,在Baum和Farouk等人考虑常凝并速率时对烟颗粒  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

火灾烟雾颗粒散射矩阵模拟测量与粒径折射率反演研究

烟雾颗粒是火灾中的主要标志性产物之一,光散射矩阵是描述颗粒散射特性的一个重要物理参量,通过对火灾烟雾颗粒光散射矩阵的研究,可以获得火灾烟雾颗粒的一切光散射强度和偏振信息以及微观形貌结构和成分等性质。深入研究火灾烟雾颗粒光散射性质对火灾光电感烟探测、环境污染监测、卫星遥感数据反演、雷达目标识别等具有重要的意义。本文利用SEM对五种试验火烟雾颗粒的微观形貌观察分析,发现三种明火烟雾颗粒均具有分形凝聚体结构,获得聚氨酯烟雾颗粒的分形维数等形貌参数。两种阴燃烟雾颗粒的形貌则无分形凝聚体特征,并提出基于SEM/AFM分析的阴燃烟雾颗粒粒径统计分析方法。对五种试验火烟雾颗粒的化学元素组成进行了分析,表明明火烟雾和阴燃烟雾在碳元素含量上存在显著差别。基于SEM/AFM和元素分析结果,提出分别利用分形凝聚体模型和球形模型来描述明火烟雾颗粒和阴燃烟雾颗粒的形貌特征。并利用DDA方法,对采用不同形貌模型的颗粒的光散射矩阵进行了数值模拟计算,由此分析...  (本文共115页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京理工大学
北京理工大学

脉冲激光测量烟雾浓度的方法研究

激光在烟雾等气溶胶中传输时,会受到气溶胶散射和吸收作用的影响,基于激光的这一特点,搭建了脉冲激光测量烟雾浓度的实验平台,对四种典型烟雾的脉冲激光传输特性进行了实验研究。以激光传输理论为基础,应用蒙特卡罗方法建立了脉冲激光在烟雾中传输的数学模型,提出了区分烟雾类型和计算烟雾浓度的方法。本文主要进行了以下几个方面的研究:(1)以Mie散射理论为基础,建立了以光子传输模型和烟雾浓度计算模型为核心的脉冲激光在烟雾中传输的蒙特卡罗数值计算模型。(2)搭建了脉冲激光探测烟雾浓度的实验系统,主要包含脉冲激光发射系统、烟雾箱和脉冲激光接收系统,采用“一发四收”的探测方式对四种典型烟雾进行实验研究。(3)对四种典型烟雾的散射特性进行测试,计算相对光强比,结果表明:散射光相对光强比与烟雾种类有关,与烟雾浓度无关,在烟雾类型未知的前提下,根据相对光强比可以判断烟雾类型;对四种典型烟雾的透射特性进行测试,可以得到烟雾的实时光学浓度。(4)通过理论与实验...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

基于双波长的多参数火灾探测方法研究

火灾探测器是防火系统中的重要组成部分,伴随半导体技术及光电子工艺近年来极速发展,光电式火灾烟雾探测器已经成为市场主流产品。然而,光电式火灾烟雾探测器依然存在缺陷:探测器基于烟雾粒子散射光的强度判断火情,但非火灾的干扰气溶胶也具有光散射效应而触发火灾探测器误报警。这种原理上的缺陷已经成为制约传统烟雾探测技术多年的难题和瓶颈。研究识别火灾烟雾和非火灾气溶胶的特征及方法,以正确传感火灾早期阶段热解和阴燃烟雾,已经成为火灾探测技术发展的主要方向。本文首先分析了现有光电式烟雾火灾探测器的工作原理,说明了非火灾气溶胶引起探测器误报的原因,并介绍了现有的一些改进措施。为了设计一种低成本、防误报的火灾探测器,本文从以下几个方面展开了研究工作:第一,Mie散射理论指出颗粒物的散射效率与其粒度相关。为了研究气溶胶的粒度特征,本文搭建了气溶胶综合实验平台,测试了典型火灾烟雾(棉绳、榉木、正庚烷、聚氨酯等)以及非火灾气溶胶(灰尘、水蒸汽等)的粒度分布。...  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

《淮海工学院学报(自然科学版)》2003年02期
淮海工学院学报(自然科学版)

溶胶颗粒粒径分布测量的分光光度计法研究

0 引言溶胶固相颗粒粒径分布测量对溶胶产品性能的控制至关重要。根据测量原理的不同,有多种测定溶胶颗粒粒径分布的方法和相应的装置。利用光散射原理的光学测量方法具有快速、不破坏溶胶体系和易于在线测量的优点。目前,国内外已有商品化激光颗粒仪,但其价格昂贵,不适用于中小企业的生产流程控制和大专院校的本科生教学实验。本文以常规廉价的普通型分光光度计为基本装置,配以自行开发的计算机软件构成溶胶颗粒粒径分布测量系统以代替激光颗粒仪的功能,可作为本科教学用实验装置,亦可作为生产溶胶企业的过程控制装置。1 方法原理[1]当一束可见光穿过溶胶时,由于溶胶颗粒对光线的散射作用,使得入射光的一部分偏离入射方向而未能穿过溶胶。散射作用的大小,可以由式lnIlI0=-τl(1)定义的浊度τ(cm-1)定量表示。Il为透射光强度,I0为入射光强度,l为入射光穿透的溶胶厚度(cm)。2003年6月June2003 关于半径为a的一颗球形胶粒对入射光的散射作用的...  (本文共5页) 阅读全文>>

《通风除尘》1990年03期
通风除尘

用激光测定颗粒粒径分布的研究

一、前 电」‘~ .‘,.~ ....J.. 口 在大气环境科学与污染控制领域,颗粒态污染物粒径分布的测定有重要意义。目前的测试方法中,测量斯托克斯粒径主要用安德寿移液管法相巴柯离心仪法〔‘〕{)j’J者J‘剥祥较繁,后者需试样量较大,而且,自动化程度都不高。 一些研究者提出,依据米氏理论用光束照射颗粒体的衍射光测定来测算颗粒休的当量直径〔2〕一〔5〕,但设备贵道而复杂,而月‘操作要求较严。因此,其应用受到了限制。 本文利用激光光源,根据斯托克斯沉降定律和颗粒体光吸收的朗伯一比尔定律,通过计算机对数据的处理,测算出不同沉降时间的颗粒浓度和斯托克斯粒径分布。二、实验原理本实验利用不同直径颗粒在水甲沉降过度的不同食尘浓度测量某一沉降高度上不同时刻的来计算颗粒的粒径分布〔,〕.含浓度测定采用以纯水作标样的吸光度法,光源采用He一Ne激光器,了英验装置如图1所不。 实验从颗粒样品的称昆开始,用分析天平称量约0.1克的颗粒样品(260目筛...  (本文共3页) 阅读全文>>

《广东建材》2003年06期
广东建材

波特兰水泥颗粒粒径分布测量发展动态简介

颗粒粒径分布(Portjele sjze distrj匕u七ion,以下简称尸S0)是水泥的一项基本属性。近年来,随着尸50对水泥各种使用性能影响的研究不断深入,随之对水泥尸50测量结果的一致性、可比性也提出了基本的要求。从而也促进了加深对水泥尸50测量方法的研究、测量标准化的制定和测量仪器的开发与应用。美国材料试验学会(AS丁M)于2002年5月发表了一份57页的有份量的关于波特兰水泥pSD测试比对试验的分析报告,报告由美国国家标准和技术研究所(N工S丁)属下的建筑和火灾研究实验室的C目i己r己厂.Ferr己ris、材料科学和工程实验室的Vjneen七A.H己eKley、信息技术实验室的An。工ve飞isse Avl飞es和颜料工业界的C卜ar飞es任.Bue卜dnon,Jr.编写完成。在美国,测量水泥尸50唯一的标准方法是AS丁M Cll5,它能测量到水泥pso的下限是7.5召m,而不能复盖其广泛变化的范围。实际上多年来水泥...  (本文共1页) 阅读全文>>