开题报告丁彬0910631201Word格式文档下载.docx
- 文档编号:17638976
- 上传时间:2022-12-07
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:24.79KB
开题报告丁彬0910631201Word格式文档下载.docx
《开题报告丁彬0910631201Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《开题报告丁彬0910631201Word格式文档下载.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
一、选题依据
从古至今,火灾都是人类遇到的重大灾难之一,每年我国都会因为大量的火灾事故造成重大的财产损失和人员伤亡,特别是近年来一些重特大火灾事故(如2010年上海的11.15特大火灾)的发生,更促使有关政府部门对火灾问题的关注。
火灾发生后,及时采取迅速有效的灭火措施,能将火灾造成的财产损失和人员伤亡降低到最低程度,而灭火剂的使用在其中担任了重要的角色。
目前已被广泛使用的灭火剂产品有卤代烷(哈龙)灭火剂、泡沫灭火剂、水系灭火剂、干粉灭火剂、惰性气体灭火剂等多种类型,各类灭火剂由于其化学成分的差异,在灭火机理、适用范围上也各有不同。
随着人类对环境问题的日益重视,现有的某些应用广泛的灭火剂产品由于存在着潜在的环境威胁,而面临着被淘汰的命运,开发环境友好的新一代高效洁净灭火剂产品成为近年来的发展趋势和研究热点。
在新兴灭火技术中,细水雾灭火技术由于具有无环境污染(不会损耗臭氧层或产生温室效应)、灭火迅速、耗水量低、对防护对象破坏性小等优点,已被看作是卤代烷系列灭火剂的主要替代品,发展至今已经越来越多地应用于实际工程,因而也受到世界各国的广泛重视,已成为当今国际火灾安全技术前沿的研究热点之一。
虽然细水雾灭火技术因其环境友好以及高效而日益得到广泛应用,但是单纯的细水雾灭火仍属于物理作用灭火,在灭火效果和应用范围上仍存在着不足,因此,为拓展细水雾灭火技术的应用范围和提高其功效,含添加剂的细水雾灭火技术的研究正逐渐升温并受到越来越多的关注。
含硅表面活性剂是一类重要的特种表面活性剂,它由于具有优良的降低表面张力的性能、润滑性、无毒副作用等特性,可被用作细水雾灭火添加剂。
目前,国内外进行该研究的工作并不多,本课题对细水雾灭火技术、细水雾灭火添加剂以及含硅表面活性剂的应用进行一些研究成,拟从细水雾灭火的机理入手,通过配方设计,灭火性能测试,添加剂环保性能、毒性、腐蚀性的测试,配方优化等一系列研究工作,开发出具有实际应用价值的高效环保型含硅细水雾灭火添加剂。
从而,可以解决一下几种难题:
一是单纯的细水雾灭小火难的问题;
二是一些灭火剂对环境的破坏问题;
三是提高水的利用率。
二、文献综述
1细水雾灭火技术
细水雾是通过发射装置,将压力水从喷射孔中高速喷出,与周边的空气产生强烈摩擦,水流被撕裂,从而形成直径非常小(几十微米到几百微米之间)的雾滴。
根据美国细水雾规范NFPA-750,细水雾定义为在最小设计压力下,距喷嘴1m处的平面上,测得水雾最大部分的水粒直径DV0.99≤1000μm[1-4]。
研究表明[5-7],细水雾灭火主要是基于如下几方面的机理而实现的:
(1)吸热冷却作用。
由于滴径很小,相同体积的水以细水雾形态喷出时比普通直射流形态喷出时的表面积要大几百倍,当细水雾喷射到燃烧物质表面时,因热交换面积大而会吸收大量的热迅速汽化,使燃烧物质表面温度迅速降到物质热分解所需要的温度以下,使热分解链中断,燃烧终止;
(2)窒息作用。
由于滴径很小,比表面积很大,吸收热量后细水雾能迅速蒸发,形成大量水蒸气,体积可膨胀1700多倍,在这个过程中,惰化介质(水蒸气)能在阻止火焰向外传播的同时阻碍氧气向燃烧区域扩散,燃烧链将会因缺氧而受抑或中断,使被“包围”的火焰窒息;
(3)阻隔热辐射。
水有吸收热辐射的能力,它通过消防细水雾系统的高密度冲击极其迅速的蒸发,蒸汽将燃烧物、火焰及烟羽迅速笼罩,产生高强度的吸热屏障,遮断热辐射的传递,降低周围热气流对燃料的热反馈,从而防止热辐射引燃其它物质,达到灭火和阻止火灾蔓延的目的;
(4)乳化作用。
乳化只适用于不溶于水的可燃液体,当细水雾喷射到正在燃烧的液体表面时,由于细水雾滴的冲击,在液体表层造成搅拌作用,从而造成表层液体的乳化,由于乳化层的不燃性使燃烧链中断,这一点对防止复燃是有利的;
(5)动力学作用。
细水雾应用于液体池火时,往往会发生“骤燃”现象,使燃烧加剧,如果细水雾系统具有足够的喷雾动力,火焰会很快的被遏制并熄灭。
(6)蒸汽空气混合物的稀释。
对于池火,水蒸汽稀释的蒸汽空气混合物,卷吸到液体表面的可燃蒸汽区里面,可燃蒸汽中分散的小水滴限制火焰向前的移动速度,对于火灾的熄灭有一定的作用。
与普通水喷淋技术及气体灭火剂相比,细水雾技术具有灭火用水量少、破坏性小、冷却作用强、灭火效果好、系统维护成本低、对环境无污染等诸多优点,但是单纯的细水雾灭火仍属于物理作用灭火,在灭火效果和应用范围上仍存在着不足,特别是对于B类火灾,细水雾较难熄灭小火,而且还容易产生复燃,此外细水雾灭火技术还存在着使用范围较小的难题[8]。
2细水雾灭火技术的特点
目前广泛使用的灭火剂产品有卤代烷(哈龙)灭火剂、泡沫灭火剂、水系灭火剂、干粉灭火剂、惰性气体灭火剂等多种类型,各类灭火剂由于其化学成分的差异,在灭火机理、适用范围上也各有不同。
随着人类对环境问题的日益重视,现有的某些应用广泛的灭火剂产品由于存在着潜在的环境威胁,而面临着被淘汰的命运,开发环境友好的新一代高效洁净灭火剂产品成为近年来的发展趋势和研究热点[9-11]。
例如,卤代烷烃类灭火剂因为严重破坏大气臭氧层,联合国环境保护公约——加拿大蒙特利尔公约对各国明确提出具体目标,要求在21世纪初取代卤代烷系列灭火剂。
细水雾灭火技术是近十年来由美国科学界、工商界和消防行政管理部门在20世纪40年代水雾灭火基础上发展起来的环保型灭火技术。
因其具有无环境污染(不会损耗臭氧层或产生温室效应)、灭火迅速、耗水量低、对防护对象破坏性小等优点,已被看作是卤代烷系列灭火剂的主要替代品,发展至今已经越来越多地应用于实际工程,因而也受到世界各国的广泛重视,已成为当今国际火灾安全技术前沿的研究热点之一[12-14]。
3含添加剂的细水雾灭火技术
由于单纯的细水雾灭火技术还存在着前述不足,因此,近年来国内外很多研究机构正致力于拓展细水雾灭火技术的应用范围和提高其功效的研究,其中含添加剂的细水雾灭火技术的研究正逐渐升温并受到越来越多的关注[15],该技术是在细水雾中添加一些高效灭火物质,从而以水为载体实现物理灭火和化学灭火的最佳结合。
目前已研究的细水雾添加剂主要有两大类物质,一是含碱(土)金属或过渡金属的无机或有机物,二是表面活性剂。
关于含碱(土)金属或过渡金属的无机或有机物作为细水雾灭火添加剂,已有较多的研究报道[12],被研究有效的物质主要有LiCl、NaCl、NaOH、NaBr、NaI、KOH、乳酸钾、乙酸钾、CaCl2、Ca(NO3)2、FeCl2、FeCl3、CoCl2、Fe(CO)5、二茂铁等。
通常认为的主要灭火机理是一方面这些物质添加后会气化离解产生金属离子或原子,其能捕捉燃烧反应中的自由基,阻断链式反应,发挥化学灭火作用,使细水雾灭火性能提高;
另一方面,由于这些添加剂基本属于水溶性物质,随着溶解浓度的增加,雾滴平均质量蒸发速率减小,雾气运动减缓,不利于灭火。
上述两种效果同时起作用,灭火效果的提高或降低,取决于这两种作用的相对强弱。
当化学灭火作用的增加程度大于雾滴蒸发速率的减少程度时,灭火效果就提高;
反之,反映出来灭火效果就降低。
当添加量处于最优浓度比时,取得最佳灭火效果。
尽管使用金属或过渡金属的无机或有机物作为细水雾灭火添加剂能有效提高细水雾的灭火能力,但仍存在如下一些问题[14]:
(1)此类添加剂对的水溶液通常有较强腐蚀性(如NaOH、KOH都属于强碱),有的盐类还有毒性。
灭火效能的问题解决了,但也带来了一定的副作用,对其自身的推广与应用不利;
(2)添加剂细水雾作用效果对不同燃料的火灾具有选择性,很难找到一种添加剂普遍适用于各类灭火对象和灭火环境。
如含氯化亚铁和氯化钠的细水雾可以有效的灭煤油火,但它们灭酒精火的效果却较差,这一点与不含添加剂的细水雾效果正好相反;
(3)由于细水雾的雾场特性(如粒径尺度、雾动量等)对系统灭火效果有着决定性影响,而添加剂的存在必然影响细水雾的物理特性,这也必然增加添加剂选择的考虑因素;
(4)随着人们环境意识和观念的不断提高,要求使用的灭火剂产品应该是对环境无害的,但由于此类添加剂可能会带来一定的环境问题,因此就限制了这些添加剂的进一步实际应用。
表面活性剂是细水雾灭火添加剂中的另一大类主要物质,但目前关于此方面的研究报道并不太多[15],而且已开展的研究工作主要还是借助泡沫灭火剂开发的经验,选用氟碳表面活性剂和碳氢表面活性剂复配作为细水雾添加剂的主要成分,但是在这种配方组合中,一方面氟碳表面活性剂具有潜在的环境威胁,很多对于环保要求较高的场合,该类表面活性剂已被停止使用,另一方面,为提高这种配方组合的灭火能力,还添加有金属盐类物质,使得其腐蚀性也相应增强。
因此,这种组合配方添加剂并不是非常理想,需要有更好的添加剂来替代[16]。
目前关于细水雾灭火添加剂的开发尚处于研究阶段,还没有真正实用的商业化产品问世,因此,本课题将在前人研究的基础上,从细水雾灭火的机理入手,通过配方设计和相应的灭火性能测试,开发出既能高效灭火,且对环境无污染(无氟)、毒性小、腐蚀率低、低成本的细水雾添加剂产品。
4含硅表面活性剂
含硅表面活性剂作为一类特殊的表面活性剂,具有优良的降低表面张力的能力,优良的润湿作用且其生物降解性好,对环境污染小,是绿色环保的表面活性剂[1-2]。
在日用化工、纺织、皮革、印染等工业生产部门中有广泛的应用前景和发展潜力。
而有机硅表面活性材料的疏水基团是由烷基硅氧烷主链所组成,其疏水性能比碳链优异,同等浓度的溶液中,具有更低的表面张力,具有比碳链烃类表面活性剂更强的表面活性。
目前,随着对该类材料的深人开发,及其应用领域不断扩大,有机硅表面活性剂的用途已经涵盖了涂料、纺织、纤维、塑料、机械、日化、农药、石油等工业领域,其在表面活性材料中的地位也日益凸现。
有机硅表面活性剂类物质所包含的种类、范围很宽,具有两个显著特点:
表面活性很高;
品种繁多,合成路线多样[3]。
甲基硅油本身作为表面活性剂的亲油部分,尽管该分子中没有结合任何亲水基团,在一定的介质中也能呈现出表面活性,主要表现在对泡沫的稳定性。
这种表面活性取决于两个方面:
一方面是介质类型,决定硅氧烷是溶解还是分散;
另一方面是聚硅氧烷(硅油)分子量的调节。
分子量小到硅氧烷具有很大的溶解度时,体系的表面张力则不再降低;
而分子量增大到溶解的极限时所表现出的表面活性,则主要起到泡沫的稳定作用(稳泡)。
若进一步增大分子量达到不溶解的范围时,硅氧烷(硅油)主要富集在溶液表面,在这种情况下又能起到消泡作用。
单纯通过调节硅油的分子量作为表面活性剂,其应用条件是十分苛刻的。
如在称之为高回弹聚氨醋泡沫塑料中,作气泡大小的调节剂所采用的甲基硅油,其分子量分布很窄。
为了拓展有机硅表面活性剂物质的应用范围,人们通过在硅氧烷结构中引人亲水基团,得到了各种各样的产品。
因此按照该类物质的分子量大小可将其划分为聚合物和低聚物两类有机硅表面活性剂;
而按照其结构性质又可分为由二甲基硅氧烷或环甲基硅氧烷的衍生物和改性化合物以及硅氧烷一醇醚共聚物两大类。
含硅表面活性剂的应用:
由于含硅表面活性剂具有独特的优点,具有无硅类表面活性剂所不具有的耐高温、耐微生物等性能。
目前已在日化工业、纺织、涂料、油漆、塑料、农业化学品、医药、机械加工等方面广泛使用。
尤其是在消防方面,有机硅表面活性剂作为稳泡或起泡剂。
可以用于泡沫灭火液中,产生较佳的灭火效果,非离子型有机硅表面活性剂常用来处理阻燃添加剂,以增加其分散性和相容性,能使阻燃剂用量减少30%-50%(质量分数)仍能达到相同阻燃性能[4]。
原油破乳和脱水在石油的开采和生产过程中,对原油进行破乳和脱水时也有一定程度的应用,其特点是用量少,效率高,具有破乳、脱水、防蜡降黏作用,是有潜力的材料,有必要进行更多的研究。
此外,含硅表面活性剂还在在油漆、电镀、防腐等方面有着不同程度的应用。
参考文献
[1]陈先斌,于春华.浅谈表面活性剂及其在消防中的应用.消防技术与产品信息.2004(3):
31
[2]李济生,官景渠.表面活性剂在制作高效灭火剂方面的应用.山东师大学报(自然科学版).1991(6):
34-36
[3]崔孟忠.有机硅表面活性剂及其应用.应用科技.2008(17):
22-23
[4]张博,吴桐,赵富华,刘军海.含硅表面活性剂的应用及其绿色化发展.化工科技市场.2010(5):
45-48
[5]刘保华,陈洁.细水雾的灭火有效性分析.安防科技.2006(12):
36
[6]李晓丽,程远平,魏东.细水雾灭火添加剂的研究现状与性能分析.消防技术与产品信息.2006(9):
13-15
[7]李晓丽,程远平,魏 东,杨晶晶,裴 蓓.对含添加剂细水雾灭火系统的分析.消防科学与技术.2006(9):
23-24
[8]刘惠平,朱鹏,徐凡席.一种高效环保细水雾灭火添加剂的研究.消防科学与技术.2011(7)
[9]丛北华,周晓猛,廖光煊.复合型添加剂增强细水雾灭火性能研究.中国科学技术大学学报,2006,36
(1):
20-25
[10]李定启,余明高,郑立刚,贾海林.含添加剂细水雾灭火技术探讨.消防科学与技术,2005,24(4):
445-447
[11]于水军,余明高,郑立刚,贾海林,徐俊.灭火添加剂对细水雾粒径分布规律的影响.中国矿业大学学报.2008.37(4):
33-35
[12]LefortG,MarshallAW,PabonM.EvalutationofSurfaceEnhancedWaterMistPerformance.FireTechnology.2009(45):
341-354.
[13]LiuZG,KimAK,CarpenterD,Kanabus-KaminskaJM.ExtinguishmentofCookingOilFiresbyWaterMistFireSuppressionSystems.FireTechnology.2004(40):
309-333
[14]JukkaVaari,VTTBuildingandTransport,P.O.Box.AStudyofTotalFloodingWaterMistFire.FireTechnology.2001(37):
327–342,
[15]RichardG.Gann.Next-GenerationFireSuppressionTechnologyProgram.FireTechnology.FireTechnology.1998(34):
18-20
[16]朱鹏,刘惠平,徐凡席,周波,刘章蕊.含添加剂细水雾熄灭K类火灾的实验研究[J].消防科学与技术,2012,31(10):
1081-1085
三、设计(论文)内容
1有机硅表面活性剂浓度对细水雾灭火性能的影响
固定某一种有机硅表面活性剂,测定其作为细水雾添加剂在不同浓度时的灭火性能(灭火时间、温度变化)。
同时还需测定不同浓度溶液的表面张力,并将其与灭火数据进行关联,找出有关规律。
2有机硅表面活性剂分子结构对细水雾灭火性能的影响
探讨不同结构种类的有机硅表面活性剂作为细水雾灭火添加剂的灭火性能差异。
3有机硅表面活性剂结构与表面张力、乳化性能、灭火性能之间的关系
在浓度保持一致的情况下,测定不同有机硅表面活性剂的表面张力值、乳化性能,并将其与所测的灭火性能相关联,找出有关规律。
4烷基糖苷对细水雾的雾特性影响及其与灭火性能的关系
主要测定不同浓度、不同碳链长度以及不同平均聚合度的烷基糖苷作为细水雾添加剂时其雾滴粒径分布的变化,并将其与1~3的灭火性能相关联,找出有关规律。
5有机硅表面活性剂与其他表面活性剂复配对细水雾灭火性能的影响及机理研究
在前4项研究的基础上,选择一种比较理想的有机硅表面活性剂,将其与不同种类的表面活性剂进行复配,考察不同复配组合以及不同配比时表面张力、乳化性能的变化,测定每种复配方式的细水雾雾滴粒径分布及灭火性能,并将表面张力、乳化性能与细水雾雾滴粒径分布、灭火性能数据进行关联,找出有关规律。
四、工作计划
序号
阶段及内容
起迄日期
阶段成果形式
1
参考文献、资料收集,收集与自身论文有关而且能够用来参考的各类文献和资料,并且将其整理保存
2012.12.15-2012.12.21
参考资料清单
2
整理收集的资料,熟悉规范要求,进行外文文献的翻译
2012.12.22-
2012.1.15
文献综述,英文参考文献翻译
3
列提纲、开题报告拟订阶段;
根据自己所收集的各类参考文献和资料,结合自身论文所研究的内容,列出论文提纲,同时拟订开题报告
2013.1.16-
2013.3.8
开题报告
4
进行论文研究实验,前去现场进行数据采集、整理数据、进行数据分析
2013.3.9-
2013.5.3
数据及结果分析
5
撰写论文;
2013.5.4-
2013.5.18
论文初稿
7
论文答辩;
2013.6.3-
2013.6.12
论文
五、评审意见
指导教师评语:
本课题选题依据较充分,具有较好的研究意义和价值。
该生通过查阅一定的文献资料,对本毕业论文课题研究背景进行了比较详细的综述,并据此形成了初步的研究思路和研究方案,研究内容较合理,研究计划较明确,开题报告较为规范。
同意该生开题并进入毕业论文研究工作。
指导教师:
2013年3月7日
毕业设计(论文)指导小组意见:
审核人:
年月日
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 开题 报告 0910631201
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)