화재 방지 엔지니어링 부서
프라그마틱 슬롯 논문 프리젠 테이션
2022 년 5 월 19 일 목요일
9 : 00-10 : 00am
줌 :https : //wpi.zoom.us/j/320855113
“구덩이 화재의 행동”
Veronica Kimmerly
WPI 화재 방지 엔지니어링
Abstract
지난 몇 년 동안 오픈 공기 폐기물 화재를 글로벌 온실 배출 및 인간 건강 위험에 대한 상당한 기여자로 식별하는 프라그마틱 슬롯 결과가 나왔습니다. 분명히 이러한 화재는 해결되어야하지만, 저조파 또는 빈곤층 지역에서 이러한 화재의 맥락은 잠재적 솔루션을 제한합니다. 많은 사람들이 야외 화재가 매립 외에 폐기물을 폐기 할 수있는 유일한 방법이라는 점을 감안할 때, 이러한 화재를 제거 할 수는 없습니다. 따라서 이러한 화재를 멈출 수 없다면 개선 될 수있는 방법이 있습니까? 개방형 폐기물 화재는 일반적으로 화재 스프레드를 제한하고 열 보호를 제공하기 위해 구덩이에 태워집니다. 부분적으로 채워진 구덩이에서 화재의 영향에 대한 이전의 프라그마틱 슬롯 (Ullage는 채우기 수준과 구덩이의 상단 사이의 거리에 대한 용어)에 따르면 일부는 직경 대 직경의 비율에 대해 연소가 향상 된 것으로 나타났습니다. 구덩이 내부의 구덩이 지오메트리와 연료 위치를 변경하면 배출량을 줄이거 나 노출 시간을 줄임으로써 이러한 화재를 개선 할 수 있다면이 위험에 대한 매우 구현 가능한 솔루션입니다..
구덩이 화재 행동에 미치는 영향을 조사하기 위해 일련의 소규모 및 중간 규모 실험은 1 구역 모델의 개발과 함께 수행됩니다. 소규모 실험 (9cm 및 10cm 직경)은 메탄 가스 버너를 사용하여 공기 흐름에서 연소 속도를 분리했습니다. 첫 번째 실험 세트는 열 방출 속도를 변화시키기 위해 3 개의 유속 (2, 4 및 6 g/min)을 갖는 다른 ullages (U)에서 버너 (U)에 주입 된 사각형 버너 (메탄)가있는 사각형 버너를 포함하는 실험 설정을 사용하여 구덩이의 화재 특성을 분석했습니다. Flame Dynamics는 고화질 비디오를 사용하여 캡처됩니다. 공기 연대는 배기구 후드를 사용하여 측정되며, 연소 생성물이 수집되고 후드 내의 상세한 온도 측정은 꾸준한 연기 층 높이의 위치를 결정하는 데 사용됩니다. 모든 연료 유속에서, 불꽃은 울부 짖는 내부에 변동하여 한 번에 중앙 부분에 열리고 다른 시간에 원뿔형 불꽃으로 닫습니다. 연료 유량 및 undage 값의 값에 따라이 불꽃 변동의 주파수는 다릅니다. 연료 유속 2 g/분에서 불꽃은 확산이 제어됩니다. 연료 유량이 증가함에 따라 대류가 지배적이기 시작합니다. 소질 및 연료 유량에 기초하여, 공기 및 연료의 부분 프라그마틱 슬롯믹스는 울부 짖는 내에서 발생하며 푸르스름한 불꽃이 관찰된다. 요약하면, 주어진 소포의 경우, 휘저 로의 공기 흐름이 부분 프라그마틱 슬롯미 단축을 부여하기에 충분히 강한 연료 유속이 있습니다. 따라서, 연료 유속 또는 열 방출 속도에 기초하여, 연소 성능을 향상시키기 위해 적절한 소질을 선택할 수있다. 공기 연행은 열 방출 속도에 직접적으로 의존하며 urlage 및 변동 주파수 값에 반비례합니다. 이를 바탕으로 유사성 분석을 기반으로 한 엔지니어링 상관 관계가 제안되며 공기 참여의 실험 및 이론적 값은 합리적인 합의 내에 있습니다. 실험에서 가스 버너를 사용할 때 무시할만한 방사선 및 질량 전달의 해체 가정이 이루어지기 때문에 상관 관계는 제한됩니다. 그러나 상관 관계는 구덩이의 열 방출 속도에 대한 공기 혼입 효과에 대한 체계적인 연구로 이어져서 가치가 있습니다.
원통형 버너에서 메탄의 부력 확산 불꽃에서 화염 맥동, 고정, 산소 침투 및 온도에 대한 구덩이 깊이의 영향을 프라그마틱 슬롯하기 위해 두 번째 소규모 실험 세트가 수행됩니다. Ullage (즉, 구덩이 깊이)에 따라 4 단계의 화염 거동이 식별됩니다. 1 단계는 수직 맥동으로 다공성 판에 가까운 안정적인 불꽃을 나타냅니다. 더 높은 털에서, 불꽃은 또한 특정 맥동 주파수 (단계 II라고 함)를 갖는 U 자형 불꽃을 나타낸다. 더 높은 숫자에서, 앵커링 위치는 구덩이에서 수직으로 진동하기 시작하면서도 수직 및 U 자 모양 맥동을 모두 나타냅니다 (III 단계). 가장 높은 숫자에서, 산소는 구덩이에 훨씬 멀리 침투 할 수 없어 불꽃이 구덩이의 상단을 향해 고정되어 작은 수직 진동 (단계 IV)만을 나타냅니다. 온도, 수직 맥동 주파수, 화염 높이 및 침투 깊이는 III 단계 불꽃이 최적의 불꽃 단계이며 향상된 연소를 나타냅니다. 구덩이 화재의 확산 및 대류 시간 척도를 설명하기 위해 매개 변수 특성화 프라그마틱 슬롯가 수행되었습니다. 이 프라그마틱 슬롯는 야외 구덩이 화재가 III 단계 불꽃 거동을 일으키고이 구덩이에서 폐기물의 효율적인 연소를 향상시킬 수있는 특정 소질 대 지름 비율로 설계 될 수 있음을 나타냅니다..
그런 다음 MESO-SCALE 실험 (57cm 직경)을 응축 된 연료 (등유)로 수행하여 질량 손실 속도가 공기 혼입 및 복사 열 플럭스에 결합 된 경우. 끊임없이 보충 풀 시스템을 사용하여 불 아래의 일정한 소제를 유지했습니다. 이 실험은 중간 규모에서 II 기화기가 여전히 향상되는지 여부와 소규모의 깃털 온도의 경향이 지속되는지 여부를 결정하기 위해 수행되었다. 결과는 0D (풀 불)에서 볼 수있는 것과 비슷한 질량 플럭스와 함께 2 단계 불꽃이 향상되었지만 불꽃이 더 짧아서 불꽃 넥킹이 원통형 모양의 불꽃으로 이어지는 것을 나타냅니다. 온도 프로파일은 가장 짧은 불꽃 (따라서 TC 트리에서 더 멀리)에도 불구하고 0.75D가 가장 높은 깃털 온도를 가진 소규모 스케일에서 볼 수있는 경향과 유사한 경향을 보여 주었다. 마지막으로, 실험 결과는 간단한 1-D 모델의 데이터와 비교되며 모델은 응축 된 연료로 미래의 대규모 실험을 설계하기위한 도구로 사용하기에 충분히 정확한 것으로 나타났습니다..
앞으로, 대규모 (d ≥ 1 m)의 화재 거동을 결정하기 위해 더 많은 실험이 필요하며, 직경에서의 undage to piv 및 고급 모델링으로 불꽃의 유량을 더 잘 시각화하고 모델링하는 데 더 많은 온도 측정에서 방사 열 플럭스를 이해하고,이 구덩이 내부의 화학을 더욱 이해하고, 최종적으로 화학을 결정하고, 최종적으로 화학을 결정합니다. 감소는 폐기물 화재로 인한 건강 및 환경 위험에 영향을 줄 정도로 중요합니다.
위원회
교수. Ali Rangwala, WPI 소방 방지 엔지니어링
교수. Albert Simeoni, 부서장, WPI 소방 방지 엔지니어링
교수. Michael Timko, 화학 공학, WPI
교수. 호세 토로
교수. Laureen Elgert, 부서장, WPI 글로벌 학교