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摘要
对火灾性能的研究是非常重要的，因为这有助于灭火甚至避免这种危险。真实情况下的火灾实验研究是不可行的，这意味着必须进行缩小尺度的实验，并将实验结果外推到合理的范围。本研究旨在研究直径分别为0.04 m、0.20 m、0.40 m、0.80 m和4.28 m的储罐的火灾性能，燃烧普通汽油或柴油S-500。得到了以下参数：燃烧速率、燃烧速度、热释放速率、火焰高度和温度分布。这些参数是以每个储罐的直径为参数，以相关的结果来分析不同几何尺寸下各参数之间的关系。较大油箱的渐近结果分别为(普通汽油和柴油S-500)：燃烧速率0.050 kg/(m2 s)和0.031 kg/(m2 s)，燃烧速率4.0 mm/min和2.5 mm/min，加热单位面积释放速率为2200 kW/m2、1500 kW/m2，平均火焰高度(Hi/D，其中Hi为平均火焰高度，D为罐体直径)为0.9和0.8。汽油最高温度水池比柴油水池高，靠近水池的温度梯度也更高前者的燃料温度。最高温度的表现是一个相关功能的函数曲线，每一种燃料的热释放率和与油箱的距离有关。
关键词：工厂火灾 储油罐 气油 柴油 烟气传播实验
第一章 引言
随着世界范围内能源需求的不断增长和经济的发展，液体燃料多罐储存是一一个现实，给消防安全带来了挑战。摘要张和林[1]对近40年来在工业设施中发生的242起储罐事故进行了文献综述。结果表明，74%的事故发生在炼油厂、油库或堆场，而火灾和爆炸事故占85%。燃料储存罐通常聚集在油罐区，然后一团火在一个容器里装上核子可能会引起多米诺骨牌效应，引起火灾从一个油罐传播到另一个油罐，尽管有规定建议油罐之间的安全距离。由于火焰的作用过程导致有害物质溢出设备。这些这些影响可能会对存储地方造成重大损害，包括化学工业和工人的生活。因此,在与液体燃料储罐相关的风险中，火灾是最严重的令人担忧。设施超过40年，结果显示74%的事故发生在炼油厂、油库或储油库，而火灾和爆炸事故占85%。燃料储罐通常聚集在油罐区，然后发生火灾。
文献介绍了一些与火灾有关的实验研究在燃料储存罐中，或者，在水池火灾中。Babrauskas [2]提出的燃烧率实验数据和酒精池火灾的直径范围从0.2米到7.0米。Schneider和Kent[3]报告了速度和JP-4燃料池火灾中整个火焰区域的温度。
直径对原油池火灾的影响为在[4]中使用直径0.6米到3.0米的锅进行研究。火焰在正己烷和煤油池中得到了[5]的温度直径2.3米和3.9米的火灾。穆尼奥斯等人执行了[6]汽油和柴油池火灾的热像图测量直径从1.5米到6.0米不等。分离的距离在美国法规中规定，在液化石油气储罐和大型储罐之间在[7]中对池火灾进行了分析。火焰Sudheer和Prabhu[8]报道了measurements emissitivites油气(diesel, gasoline，正己烷、煤油)火灾对水池直径的影响(由0.1米到1.0米)。Schalike等人对[9]进行了研究实验用叔丁基过氧苯甲酯池火(直径为测量质量燃烧速率)。尽管很重要这个话题，文学在这方面还没有完成研究领域。
考虑风险执行实际规模 ( 燃料储罐火灾 可以达到直径达到80米或更多)，缩小规模的实验结果表明，该方法是一种更安全、更可行的液体燃料火灾研究方法储油罐[10]。 一些实验研究相关火覆盖房屋、隧道、荒地、池塘和大规模火灾[2,4 - 6,8,9,11 - 14]。在Quintiere研究了火灾现象的定标原理[10]，来自于治理的十四个无量纲群体微分方程。Scaling 技术基于 压力建模和模拟建模和描述画报。这样的技术只满足一个或两个无量纲组，它们被限制在特定的场景中。实验火现象的研究在实验室采用dimensionless团体可以提供运输的一般实际尺度系统的机制和行为，但一般来说，它们不能提供精确的定量结果。
本文报道了一种常规的实验研究汽油和柴油S-500储罐在火灾条件下。五个在当前的调查中，使用了直径为1 / 2的容器分别是0.04米，0.20米，0.40米，0.80米，和4.28米。燃烧速率, 燃烧热量释放速率、火焰高度和温度分布相邻储罐。这些参数是测量每个容器直径目的是为了把结果联系起来，更好地理解不同几何尺度下各参数的关系的储罐，使它有可能获得有关行为的更大的储罐火灾。尽管文献中有一些论文报道了火焰的特性，出自作者最佳知识，在文献中没有研究为不同的罐提供相邻区域的温度分布直径。除了对热辐射场的认识外邻近地区的火灾，知识的温度是一个要评估的互补的——同样重要的——参数消防策略(由于一个合格的消防员所能承受的温度限制)和评估和避免火灾蔓延到邻近的储罐(由于自动点火温度邻近的燃料储存)。还有汽油和柴油的种类本研究中使用的方法在以前的研究中没有使用文献报道。
第二章 实验方法
本文报道了一种常规的实验研究汽油和柴油S-500储罐在火灾条件下。五个在当前的调查中，使用了直径为1 / 2的容器分别是0.04米，0.20米，0.40米，0.80米，和4.28米。The parameters后在这里obtained: 燃烧 rates, velocities, 燃烧 热量释放速率、火焰高度和温度分布相邻储罐。这些参数是测量每个容器直径目的是为了把结果联系起来，更好地理解不同几何尺度下各参数的关系的储罐，使它有可能获得有关行为的更大的储罐火灾。尽管在文献中有一些论文报道了火焰的特性，出自作者最佳用5个贮槽进行了试验不同尺寸(直径Dtimes;高度Ht): 0.04 mtimes;0.012 m，0.20 mtimes;0.06 m, 0.40 mtimes;0.12 m, 0.80 mtimes;0.24 m,4.28 mtimes;0.65 m。在每个测试和每个罐直径，燃料的燃烧量为3.77 times; 10 minus;3 L (一箱D = 0.04 m), 94.25 times; 10minus;3 L ( D = 0.20 m), 377 times; 10minus;3 L (D = 0.40 m)， 1.51 L (D = 0.80 m)， 43.16 L (D = 4.28 m)普通汽油或柴油S-500，均有压载水。液体总体积(燃料 压载水)对应水箱容量的80%(所以，唇高被保持为20%)所有储罐的高度，即0.20times;Ht)。水的存在下面的燃料可以影响燃烧行为通过沸腾(水的突然蒸发)，这是燃料的作用型号和燃油量在水面上。然而，它没有被观察到这种现象在目前的实验中。自测试更大的容器是在开放的环境中进行的，试验只在无风的日子进行，因此有风的影响可以被忽视。环境温度范围从20◦C在25◦在测试和环境压力是1atm (sea级别)。图1为实验所用的水箱。它是观察到所有的储罐都是顶部打开的(没有屋顶)，所以这些测试类似于升高的水池火灾。每个测试条件为重复6次，以便对其进行统计评价收集的数据。燃料质量测量是用以0.1 g的分辨率进行水标，并收集温度k型热电偶(不确定度plusmn;2.2◦或plusmn;0.75%哪个更高)。温度和必要的时间在数据采集的帮助下收集了燃烧的燃料系统，与0.1或0.1 s的分辨率为那些变量(分别为温度和时间)。不确定性分析按照[15]中描述的步骤，使用在六次试验中收集的数据和与试验相关的不确定性本文描述的仪器，以及t-student分布95%置信区间(因子k = 2.571)。
2.1燃料燃烧速率和燃料燃烧速度
燃料燃烧率每单位面积获得的测量所需的时间(t, s)，燃烧燃料质量(mf , kg),并通过下面的方程联系起来，其Ac (m2)是燃料池的表面积(等于圆形罐区)。普通汽油和柴油的密度S-500分别取745 kg/m3和840 kg/m3。燃料燃烧速度(v, mm/min) 获得了有关时间 (t, s) (mm), 燃烧燃料的厚度据,v = 60·sft (2)在何处使用燃料获得燃料片的厚度的表面积燃料池(Ac)。必须指出的是，获取燃料燃烧的方法在本研究中使用的速率和燃料燃烧速度提供这些参数的时间平均值对于目前比较不同油箱直径的火灾情况下的燃料总消耗量来说，是足够的。
2.2热释放率
利用公式(3)可以得到热释放速率(Q˙，kW)，其中结果表明，在本研究中，可以利用每个单位面积(m˙)上的燃料燃烧速率电流实验及几何参数(Ac、D)具体为每个实验设置。有效热(Hc,eff kJ/kg) 和光学参数Kˇ (mminus;1)在[16]和[17]中出现的。For gasoline, Hc,eff 拍摄43700 kJ/kg，柴油为44400 kJ/kg，而值Kˇ是2.1 mminus;1为燃料。区分完整的燃烧 热 (低燃烧热和有效燃烧热。完全燃烧热是能量的量度燃烧完成后释放，不留下任何残余燃料释放出所有的化学能量，同时有效燃烧热更适用于有以下几种情况的火灾燃烧不一定完全，还会有一些残留物[17]。计算单位面积上的热释放速率(Q˙/Ac，kW/m2), 也是一个重要的参数来研究数据. 开火Q˙和Q˙ /Ac 直接获得m˙测量这项研究没有使用其他技术(如耗氧量)，因此可以说，这是不必要的报告他们。但是，必须注意这些参数的值是否在这里报告，以便与以前的值进行比较在文献中报道了类似的燃料。
2.3火焰高度
平均火焰高度被发现使用过程[18].在实验中，每个火焰都是视频记录，然后分析图像，以获得火焰高度。首次测量了火焰高度的瞬时值从最高的到最低的。在每个测量火焰高度计算的基础上每个Hf的发生与样品的大小有关目前的研究考虑了100个Hf样本)。An intermitence 0.5表明 , 火焰高度的对应值在至少50%的燃烧时间内观察到。这火焰高度通常被称为平均火焰高度(Hi)在某些情况下，可以与算术平均值有显著差异采样高频。
2.4在容器附近测量温度分布
使用8个k型热电偶测量了温度分布，这些热电偶被组装在与容器中平面一致的两个水平阵列中。四对热电偶(命名为TC-K1，TC-K2、TC-K3和TC-K4)被放置在与油箱高度(Ht)一致的垂直高度上，规则的间隔为D/8。另有四对热电偶(确定为TC-K5、TC-K6、TC-K7和TC-K7、TC-K8)位于较高的垂直高度，在D/2以上Ht。图2描述了两个热电偶阵列的位置。由于本研究的目的是探讨温度的关系。
第三章 结果与讨论
3.1燃料燃烧速率和燃料燃烧速度
在进行了实验并获得了待使用的t后方程式。(1)和(2)分别得到燃料燃烧速率和燃料燃烧速度。表1和表2分别列出了所有试验油箱直径的普通汽油和柴油S-500的这些值。这些表还提供了与测量有关的不确定性(95%的置信区间)，以及从[17]和[19-21]中获得的类似燃料的燃料燃烧速率和燃料燃烧速度的参考值。在比较严重的情况下爆炸（爆炸压力和压力上升的速率），甲烷和丙酮的记录值均比尘土高三倍。从单一物质的试验结果，为与混合测试比较，随后的讨论是有用的。爆燃指数（Kg）甲烷获得了348条*米/秒,这是大大高于bartknecht（bartknecht，1989）得到55条*米/秒的结果。而bartknecht点燃的静态甲烷-空气混合物，这种巨大的差异的解释可能是在这项工作中使用的初始湍流条件。
图3图示了两种燃料(普通汽油和柴油S-500)的燃料燃烧速率和燃料燃烧速度随油箱直径的变化情况。
从表1和图3可以看出，普通汽油的燃料燃烧速率随着油箱直径的增大而增大，趋于增大直径较大时约为0.050 kg/(m2 s)。相同的行为被发现柴油s - 500,如表2和图3所示,尽管对燃料的结果低于普通汽油,趋势是前往大约0.031公斤/ (m2),燃烧速度显示类似行为的燃烧率,倾向于4.0毫米/分钟为普通汽油和柴油2.5毫米/分钟S-500，用于更大的内胆直径。
对于油箱直径大于2.0 m的汽油，[19]报告的燃料燃烧速率为0.055 kg/(m2 s)，略高于当
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