森林是人類的重要自然資源,在人類生存與發(fā)展的悠久歷史中發(fā)揮著獨特的作用。然而,近年來,全球氣候變暖,干旱頻發(fā),使森林火災(zāi)的發(fā)生也日益頻繁,給森林造成了巨大的危害和嚴重的損失。尤其是森林地下火引發(fā)的火災(zāi),因為其具有很大的隱蔽性,不易被發(fā)現(xiàn),潛在危害性很大。森林里有大量的森林腐殖質(zhì),很容易發(fā)生陰燃,當氣候,溫度,風(fēng)速風(fēng)向等發(fā)生一定變化時,森林腐殖質(zhì)有可能變成明火,形成火災(zāi)。因此,研究影響森林腐殖質(zhì)陰燃向明火轉(zhuǎn)變的因素對預(yù)防森林火災(zāi)有重要的意義。在發(fā)生陰燃前,森林腐殖質(zhì)會先進入熱解階段,熱解過程中產(chǎn)生的可燃性氣體有利于陰燃的傳播,因此,研究熱解的反應(yīng)機理非常重要。本文分析了在氮氣和空氣氣氛條件下的熱解特性,在空氣氣氛下反應(yīng)完全,在400-560℃的溫度范圍內(nèi)質(zhì)量損失大。通過Coats-Redfern方程得出在空氣氣氛下的機理函數(shù)為(1-α)-1-1,在氮氣氣氛下的機理函數(shù)為α+(1-α)1n(1-α)。在自主設(shè)計的水平實驗裝置中對森林腐殖質(zhì)進行陰燃實驗,研究風(fēng)速、氧氣含量、陰燃傳播方向、熱交換條件、腐殖質(zhì)粒徑和含水率對陰燃向明火轉(zhuǎn)變的影響。結(jié)果表明:當不改變?nèi)魏螚l件時,腐殖質(zhì)發(fā)生的陰燃過程分為吸熱升溫,自維持傳播,降溫熄滅三個階段,該腐殖質(zhì)具有引燃時間長,峰值溫度高,自維持時間長,傳播速度慢等特點。當改變上述條件時,結(jié)果表明:風(fēng)速與陰燃的傳播速度基本成線性關(guān)系,風(fēng)速越大,陰燃的傳播速度越大,轉(zhuǎn)變?yōu)槊骰鸬臅r間越短,且臨界風(fēng)速為4m/s。富氧條件下,陰燃溫度升高較快,傳播速度增大,陰燃易向明火轉(zhuǎn)變。相對于正向陰燃,反向陰燃傳播較穩(wěn)定,不易向明火轉(zhuǎn)變。當外界溫度較高時,陰燃易向明火轉(zhuǎn)變,且最高溫度值較高。腐殖質(zhì)的粒徑對陰燃向明火轉(zhuǎn)變的影響很小;腐殖質(zhì)的含水率小于20%時,陰燃能向明火轉(zhuǎn)變,隨著含水率的增大,平均最高溫度降低,轉(zhuǎn)變?yōu)槊骰饡r間越短·;含水率大于20%時,陰燃不能向明火轉(zhuǎn)變,且隨著含水率的增大導(dǎo)致陰燃不能自維持傳播,逐漸熄滅。
【學(xué)位單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S762.1
【部分圖文】：

小到最低是國家非常重視、人民普遍關(guān)注、迫切需要解決的重大問題之一Ｗ。因此，研??究森林火災(zāi)是如何發(fā)生的，及時預(yù)防才能講危害降到最低，預(yù)防比撲救更有意義。??森林火災(zāi)可分為兩類：明火造成的火災(zāi)和陰燃造成的火災(zāi)，如圖１－１、圖１－２所??示。前者是由可燃物熱解后產(chǎn)生的可燃氣體與空氣接觸，發(fā)生氧化放熱反應(yīng)，在這一過??程中，會形成肉眼可見的火焰，還伴隨濃煙產(chǎn)生。后者是固體燃燒的一種形式，在這一??過程中沒有火焰產(chǎn)生，但有煙產(chǎn)生，溫度會升高，且陰燃能在一定條件下轉(zhuǎn)變?yōu)槊骰稹??通常固體材料的陰燃溫度峰值在５００－７５（ＴＣ間，陰燃的傳播速度在ｌ－５０ｍｍ／ｈ間網(wǎng)。森林??中常見的松針，枯木，纖維素等都能發(fā)生陰燃，但是對森林陰燃火災(zāi)影響最大的是由森??林腐殖質(zhì)或泥炭形成的。這種材料形成的陰燃燃燒時間較長，范圍從幾天到幾月甚至更??長，有不易熄滅、不易被發(fā)現(xiàn)、看不到火焰和產(chǎn)生濃煙等特點，對森林

圖３－１同步熱分析儀??器主要特點：①Ｑ６００采用高可靠性的水平雙臂雙天平結(jié)構(gòu)，同時測量于單臂梁的設(shè)計來講，其結(jié)果漂移更小，重量測試的精度和準確度微量的重量變化（０．１噸）時，測量結(jié)果更精確。并且該儀器還可以樣品的ＴＧＡ。②Ｑ６００采用經(jīng)長期實踐證明性能最佳的水平吹掃氣量的吹掃氣體水平流過加熱爐體，經(jīng)過樣品和參比盤后，最后流出以通過獨立式的Ｉｎｃｏｎｅｌ６００氣管進入，保護天平組件，并有效的容易的與質(zhì)譜儀或紅外分析儀聯(lián)用。此設(shè)計保證了更好的基線穩(wěn)定應(yīng)，防氣體回流，能將分解物質(zhì)有效帶出樣品區(qū)。③Ｑ６００還提供自動在恒定的升溫速率下加熱樣品，直到失重速率或總失重量超過操作者器便恒定在該溫度，直至失重過程寒成。每一次失重過程發(fā)生時，都恒溫的步驟，從而得到優(yōu)異的失重分辨率。Ｑ６００可以同時測量重量和轉(zhuǎn)變溫度三種信息，并確保樣品實驗條件的同一性。??驗方法??法采用的是熱重法（Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ），是指在程序控制溫度下測

１下實驗室時加熱爐由室溫加熱到８０ＣＴＣ，升溫速率控制為２０°Ｃ／ｍｉｎ，加熱爐通控制流量為】〇〇ｍ?Ｌ／ｍｉｎ。記錄腐殖質(zhì)在加熱過程中的熱重曲線，如圖３－２為腐氣氣氛下的ＴＧ－ＤＴＧ曲線。左側(cè)縱坐標為腐殖質(zhì)剩余質(zhì)量分數(shù)，右側(cè)縱坐標質(zhì)量損失速率。在熱解過程中各階段臨界點溫度范圍及質(zhì)量損失速率如表３－１示。每個熱解階段的失重率公式為：??Ｗ＝ｍ．?（２－１７７７〇?－?ｍＡ??ｍ！—腐殖質(zhì)在各熱解階段的初始質(zhì)量；ｍ２－￣腐殖質(zhì)在各熱解階段的剩余質(zhì)量ｍ０—腐殖質(zhì)在整個熱解過程中初始質(zhì)量；ｍ４—腐殖質(zhì)在整個熱解過程中最終質(zhì)表３－１腐殖質(zhì)熱解的臨界點溫度??溫度?Ｔ１／°Ｃ?ａｒｃ?Ｔ３／－Ｃ??臨界點溫度?丨２５?２２５?５５０表３－２腐殖質(zhì)熱解的各階段的失重率??失重率?Ｗｌ／％?Ｗ２／％?Ｗ３／％??臨界點失重率?２．９１４?０．９１０?６．５１８??？?？＞＊??－???????
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本文編號：2846991