【摘要】 已经开发并应用了一种方法，通过极限氧指数 (LOI) 测量来获取固体燃料熄灭时的质量通量和假设全局动力学的 Damköhler 数。

应用消光理论，从工业上广泛使用的极限氧指数测试(LOI)来确定火焰的熄灭特性，如熄火时的临界质量流量及其与氧浓度的关系[1-3]。文中还给出了一种表征与灭绝有关的化学性质的方法，即活化能和指前因子，即假设的一步整体Arrhenius反应速率。

 

在以前的工作中，我们展示了通过热重分析、差示扫描量热法和锥形量热法测量的LOI与材料的关键易燃特性之间的关系。在这项工作中，尽管实际材料的化学动力学未知，但我们使用略微改进的LOI装置的结果来推导材料的消光特性，包括化学效应，假设消光的一步全局Arrhenius反应速率。

 

固体表面火焰的熄灭取决于通过传递到固体的热量的流场和接近化学计量条件的火焰的应变。由于火焰表面附近的辐射在熄灭时很小，并且影响火焰反应的应变率由特征流动时间表示，因此传递到固体的热是使用对流换热系数来确定的。这些流动参数取决于局部流动条件。

 

流动时间与化学时间的比值被用来确定修正的达姆勒指数，以及活化温度和火焰温度。换热系数被用来确定消光时的无量纲质量通量，它是Damköhler数的函数。

 

已经开发并应用了一种方法，通过极限氧指数 (LOI) 测量来获取固体燃料熄灭时的质量通量和假设全局动力学的 Damköhler 数。这是一项重大成就，因为火灾物质的熄灭动力学通常是未知的。该方法基于消光时与修正的 Damköhler 相关的归一化质量通量的通用关系，该数值是通过数值获得的和 LOI 测量值。

 

当材料暴露于各种外部热通量时，会产生不同的氧气浓度。通过返回表面的热通量的减少和火焰温度的降来考虑氧气浓度的影响。根据材料的已知可燃性特性和改进的 LOI 装置中的测量，可以得出不同氧气浓度下熄灭时的质量通。

 

[1] ISO 4589, Plastics – Determination of Burning Behaviour by Oxygen Index, Plastic Test Standard, International Organization for Standardization, Geneva,1996.

[2] ASTM D2863, Standard Method for Measuring the Minimum Oxygen Concentration to Support Candle-like Combustion of Plastics (Oxygen Index), ASTM International, West Conshohocken, PA, 2009.

[3] M. Suzanne, M.A. Delichatsios, J.P. Zhang, Fire Safety Science – Proceedings of the Tenth International Symposium, International Association for Fire, Safety Science, 2011, pp. 375–387.

 

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