油料火災科學導論

前言

能源、環(huán)境與安全已成為當今社會共同關心的三大重要領域；石油、成品油與天然氣均為易燃易爆品，無論在開采、冶煉、儲存與運輸、加注與使用等各個環(huán)節(jié)中及在民用與軍用不同工程應用背景下，其火災、爆炸安全防護均是擺在首要地位的工作。隨著現(xiàn)代科學技術的飛速進步以及社會發(fā)展的迫切需求，人們認識到，需要大力推進火災科學的發(fā)展作為實現(xiàn)火災防治有效性和經(jīng)濟性的科學統(tǒng)一的支撐。現(xiàn)代科學技術的飛速進步以及社會發(fā)展的迫切需求，使不同領域火災科學研究愈加廣泛和深入，其科學體系也不斷形成?！队土匣馂目茖W導論》一書作為研究油料火災發(fā)生、發(fā)展及防治機理與規(guī)律的著作，主要內(nèi)容由三部分構成：第一部分，基礎理論及基本概念；第二部分，油料火災燃燒分析與計算基礎；第三部分，油料火災基礎研究最新進展。第一部分主要包括緒論、化學熱力學、無化學反應流體的運動、熱量和質(zhì)量的傳輸、化學動力學以及油料火災與氣體爆炸基本概念等；第二部分包括非定常_層流燃燒、定常層流燃燒、復雜化學反應系統(tǒng)的數(shù)學模型、湍流燃燒模型等；第三部分主要內(nèi)容為近十年的部分應用基礎研究成果。考慮到實際需要，第三部分內(nèi)容主要為油庫火災初期模式、油庫油料火災中的火行為、基于火災分區(qū)現(xiàn)象火蔓延及部分特性參數(shù)規(guī)律實驗研究、油料地下儲庫火災爆炸。本書作為專業(yè)性較強的一本著作，一方面較集中介紹作者科研團隊的部分研究成果，希望能與該領域科研人員一起共同推進火災科學的研究進展；另一方面該書中的一部分較系統(tǒng)地介紹了油料火災分析研究的經(jīng)典專業(yè)基礎理論，與該書專業(yè)性研究成果共同為油氣安全與防護方向研究生提供一本具有導論價值的學位專業(yè)課教材；此外，該書還可作為相關專業(yè)研究生教學的輔助教材，也可為該領域的工程技術人員提供一定的工作參考。需要說明的是，油料火災科學涉及多學科交叉，科學問題復雜。本書只是涉及該科學理論體系一小部分：由于本書主題的限制，就介紹的具體研究進展也只是本科研教學團隊近十年科研成果的一部分內(nèi)容。出版本書之意愿，全在于拋磚引玉，使人們更加關注油料火災科學及應用的進展，支持該領域更快發(fā)展。另外，由于作者水平有限，難免在科學觀點、分析方法、闡述邏輯等方面有所偏差和錯誤，敬請讀者批評指正。借該書出版之際，作者首先要衷心感謝國家自然科學基金委員會、總后勤部軍需物資油料部、重慶市科委等部門多年來對該領域科研工作的重視和支持。對多年來在油氣安全與防護方向上努力工作的科研教學團隊和為本書科研成果作出貢獻的已畢業(yè)和在讀的博士和碩士表示最真摯的感謝！另外，對周琳莉、陳俊博士在該書出版過程中所做的工作表示特別感謝！

內(nèi)容概要

　　《油料火災科學導論》主要由三部分構成：第一部分，基礎理論及基本概念；第二部分，油料火災燃燒分析與計算基礎；第三部分，油料火災基礎研究最新進展。第一部分主要包括緒論、化學熱力學、無化學反應流體的運動、熱量和質(zhì)量的傳輸、化學動力學以及油料火災與氣體爆炸基本概念等；第二部分包括非定常層流燃燒、定常層流燃燒、復雜化學反應系統(tǒng)的數(shù)學模型、湍流燃燒模型等；第三部分的主要內(nèi)容為應用基礎研究成果，其內(nèi)容主要為油庫火災初期模式、油庫油料火災中的火行為、基于火災分區(qū)現(xiàn)象火蔓延及部分特性參數(shù)規(guī)律實驗研究、油料地下儲庫火災爆炸?！　　队土匣馂目茖W導論》作為專業(yè)性較強的專著，除了作為油氣安全與防護方向研究生有關學位專業(yè)課教材外，也可作為相關專業(yè)研究生教學的輔助教材，還可作為該領域科研與工程技術人員的參考書。

書籍目錄

第一部分 基礎理論及基本概念第1章 緒論1.1 火災科學及消防技術的發(fā)展1.2 油料火災研究現(xiàn)狀1.3 油料火災科學研究基本術語和概念1.4 油料火災科學的特點第2章 火災過程的物理、化學基礎2.1 引言2.2 化學熱力學2.3 無化學反應流體的運動2.4 熱量和質(zhì)量的傳輸2.5 化學動力學第3章 油氣混合物的爆炸3.1 引言3.2 氣體燃燒爆炸的基本模式3.3 氣體爆炸的特點3.4 油氣混合物爆炸基礎知識第二部分 油料火災燃燒分析與計算基礎第4章 油料燃燒分析計算的基礎4.1 引言4.2 斯蒂芬流與相邊界問題4.3 多組分反應系統(tǒng)的相似準則4.4 相對靜止高溫環(huán)境中液滴的蒸發(fā)和燃燒4.5 預混可燃氣體的層流燃燒4.6 預混可燃氣體的湍流燃燒第三部分 油料火災基礎研究最新進展第5章 油庫火災初期模式5.1 引言5.2 地面油庫火災初期模式5.3 地下儲存庫火災初期模式第6章 油庫油料火災中的火行為6.1 引言6.2 有關火行為的基本概念6.3 地面油料火災中的火行為6.4 油料地下儲存庫(山洞油庫)火災火行為第7章 基于火災分區(qū)現(xiàn)象火蔓延及部分特性參數(shù)規(guī)律實驗研究7.1 引言7.2 地下油料儲庫及地下受限空間基于火災分區(qū)現(xiàn)象的火蔓延規(guī)律的實驗研究7.3 基于火災分區(qū)現(xiàn)象火災煙氣層厚度的分布規(guī)律及新鮮空氣的補充規(guī)律研究7.4 模擬地下油料儲庫主坑道及地下狹長受限空間火災臨界可燃距離的實驗研究7.5 地下受限空間火源熱釋放速率的實驗研究7.6 基于實驗對模擬地下油料儲庫及地下受限空間火災火焰燃燒的傳熱傳質(zhì)分析第8章 油料地下儲庫火災爆炸8.1 引言8.2 爆炸分析的簡化模型8.3 油料地下儲存庫開口條件與爆炸壓力關系的研究8.4 油料地下儲存庫部分特殊現(xiàn)象與特殊問題規(guī)律的初步研究全書主要符號表參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：顯然，滅火工具的發(fā)展更能顯示人類在同火災斗爭中技術的進步。用桶、罐之類的生活工具運水滅火是人類進行火災撲救最先想到、最早使用的方法。我國唐代開始使用用油布縫制的水袋來滅火，宋代人成功地用竹制唧桶噴水滅火，這可視為現(xiàn)代消防車誕生的萌芽。18世紀內(nèi)燃機在西方國家出現(xiàn)以后，人們很快制造出以內(nèi)燃機為動力的消防車、消防艇和消防泵，這是人類滅火水平躍上一個新臺階的標志。近代自來水系統(tǒng)的建立和發(fā)展，使消火栓成為建筑物的重要消防設施。而在本世紀以來，隨著火災種類的多樣化，新的消防裝備和手段不斷發(fā)展。例如，許多現(xiàn)代建筑中開始采取自動噴淋滅火系統(tǒng)；利用飛機進行滅火搶救；化學藥劑滅火等。隨著科學技術的進步，滅火技術和裝備還將進一步改進和發(fā)展。但長期以來，人們一直把火災視為偶然的、孤立的突發(fā)事件，因而采取哪里著火哪里撲救的辦法，對策主要著重于研究和制造滅火裝備，以及制訂各種消防規(guī)范。對火災的研究也局限于用統(tǒng)計的方式研究火災規(guī)律。然而，由于日益增大的火災損失和防火滅火的難度，并隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，人們進一步認識到減少火災損失需要科學技術，這既包括先進的監(jiān)測和撲救裝備，也包括防火設計的科學化、合理化，還包括防火撲救力量的合理調(diào)配和使用，而這一切都依賴于對火災規(guī)律的科學認識。1.2油料火災研究現(xiàn)狀油料作為易燃易爆物品一般都儲存在容器里。在本書中，油料火災除了傳統(tǒng)概念上的油罐火災，還包括受限空間式建筑特別是狹長受限空間、復雜受限空間結(jié)構式建筑油料火災。主要指油庫和石油化工油罐火災，以及山洞油庫和地下油庫火災。從火災科學的角度來看，油料火災應該主要分為地面和地下油料火災兩種?；馂目茖W將逐漸形成基礎研究和應用研究兩大分支。油料火災科學基礎研究的任務特點是探索和認識油料火災現(xiàn)象及其過程的機理和規(guī)律。經(jīng)過幾十年的積累，人們對油料地面火災的現(xiàn)象和過程的機理及規(guī)律有了一定的了解，形成了一套從著火到發(fā)展完整的理論體系。圍繞著這個理論體系，人們建立了消防火災比較有效的組織、規(guī)范、防滅火裝置、應急預案等。當然，完整只能說有了一套說法。在油料火災發(fā)展中許多特殊現(xiàn)象、關鍵現(xiàn)象的研究還處在發(fā)展的階段，有些問題仍然是火災領域研究的熱點。例如，油罐揚沸火災機理、規(guī)律及防治的研究；水霧撲滅油料火災機理及技術研究等。地下油料火災（主要包括山洞油庫和地下油庫等火災）由于發(fā)生在地下，人們不能從感官積累有關資料，同時又由于研究難度大、實驗研究投入高，在1997年以前該領域火災科學研究進展不大。自1997年解放軍后勤工程學院開展地下油料火災發(fā)生、發(fā)展機理與規(guī)律研究以來，人們對地下油料火災從現(xiàn)象到發(fā)展過程的機理、規(guī)律有了一定的了解。當然，根據(jù)該理論體系而建立的防滅火規(guī)范、滅火技術與裝備等還在發(fā)展之中。

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