烟花制品运输危险性定级试验热通量实验研究.pdf

2 0 0 9 年1 0 月烟花制品运输危险性定级试验热通量实验研究刘向阳等 烟花制品运输危险性定级试验热通量实验研究。 刘向阳① 陈勇①潘峰。杨瑞章①徐帮兴①王太妒曾 军① ①盐城出入境检验检疫局 江苏盐城，2 2 4 0 0 2 ②南京理工大学化工学院 江苏南京，2 1 0 0 9 4 【摘要】根据联合国 的要求，文章从旋转升空、火箭及礼花 弹等类别中选取典型样品作为试验样品，分别利用理论计算法和直接测量法对样品的热通量进行测试。实验结果 表明 1 对予稳定燃烧的烟花制品，文章所阐述的直接测量方法与理论计算法所得数值吻合性较好； 2 文章研 究的热通量测量方法是有效的。 [ 关键词】 烟花爆竹 热通量运输危险性定级试验 [ 分类号] T Q 5 6 4 烟花爆竹产品是我国传统的出口产品。由于烟 花爆竹属于 所规定的第l 类爆炸危险品，其安全性能，尤其是运 输危险性等级备受各国政府的重视。第l 类爆炸品 危险性的评估方法由联合国制定 中热通量的技术内涵 在 小橙皮书中试验系列6 e 试验[ 以下简 称6 c 试验] 方法中，热通量值是指第l 类爆炸品 危险性评估中热辐射因素的关键指标。热通量是单 位时间内通过单位面积的热量 能量 ，是一个矢 量。单位为W ／m 2 。热量 能量 的转移有传导、对流 和辐射三种方式。热通量按热量转移方式的不同分 为传导热通量、对流热通量和辐射热通量。实验在 开放大气中进行，实验直接目的是评价实验对象在 被点燃后产生热量 能量 的能力 这个能力直接体 现危险品危险程度的指标 ，所以实验是不测量传 导热通量和对流热通量的，只测辐射热通量。因为 大气热传导系数很小，传导热通量可忽略不计。而 对流热通量受到大气条件的影响较大，在不同的测 量条件下，得到的测量结果因大气条件、对流情况的 不同有较大差异。而物体的辐射热通量则不受这些 环境条件的影响。 对不同物体，只要在相同的测量距离测量，就能 够通过测量辐射热通量的大小，反映出被测物体燃 烧时产生热量 能量 的能力强弱拉J 。 物体的辐射特性如图1 所示，图1 a 中表示了 辐射源向周围三维立体空间辐射出能量，图l b 中 图1 能量辐射 收穆日期2 0 0 8 ．- 0 7 1 5 作者简介刘向阳 1 9 8 0 一 ，研究生，工程师。主要从事火工烟火测试技术研究。E m a r l L i u J d a n g y a ．, 僻．0 0 7 印I a d ．咖 通讯联系人潘峰 1 9 7 1 一 ，博士后，副教授，主要从事应用化学研究。， 万方数据 3 8 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第3 8 卷第5 期 表示了某个测量方向的辐射能量分布情况。一般来 说，对于在空间方向均匀辐射的物体，固定空间位置 上的辐射热通量的大小就代表物体总辐射热量的大 小。 根据辐射学定律【3 】，当测量距离L 大于辐射源 尺寸的1 0 倍后，可以将辐射源近似等效为点光源， 距离辐射源厶位置的瞬时辐射热通量F 和瞬时辐 射功率P 之间有以下关系 F ．_ ￡吾昔P F ．4 仃L 2 1 F2 奇昔P F 4 彬 1 所以，对不同辐射源，只要有相同的测量距离， 就能够通过测量辐射热通量的大小，反映出被测物 体点燃后产生的热量 能量 的强弱。在小橙皮 书中建议采用辐射计 r a d i o m e t e r 测试辐射热通量 作为评价总热通量的依据，并且规定了统一的试验 测试距离。同时， 中6 c 试验要求， 首先用量热弹式量热计测量典型样品药剂的燃烧 热，每个样品做两次求平均值，其结果见表l ；然后 对典型样品开展6 c 试验，实验过程中用2 部分中 所述辐照度测量方法来测量样品的在5m 处实际热 通量大小，并用红外热成像仪测量样品的燃烧行为 包括火球温度、火球空间分布 ，并记录样品的燃 烧时间。 表1 样品药剂的燃烧热 根据小橙皮书6 c 实验中介绍的热通量的 理论计算公式 2 ，结合样品药剂的燃烧热和典型 样品在6 c 实验中测得的燃烧时间，计算得试验 样品在5m 处理论热通量。热通量计算公式如下。 热通量值可以根据下式计算 肚糕 2 式中F 热通量；k W ／m 2 ； C 常数，C 0 ．3 3 ； E 总发热量，J ； R 火源到受热位置的距离，m ； I 观测的燃烧时间，s 。 4 结果与讨论 对所选典型样品，按3 部分所制定的试验方法 进行测试，并用录像记载下试验过程。下面以“彩 星火箭”为例说明实验过程与结果分析。 为防止火箭在试验过程中由于点燃发射药而引 万方数据 2 0 0 9 年1 0 月烟花制品运输危险性定级试验热通量实验研究刘向阳等 3 9 起火箭飞出试验区域影响实验效果，所以试验前将 “彩星火箭”拆去样品稳定杆，用铁丝网将三个包装 件围成一个整体包装，如图2 所示。 图2 实验前样品包装图 图3 是由辐照度测量方法所测的热辐射测量曲 线，从中可以发现，曲线中只有一个连续的较大波 峰。这是因为在试验中，部分样品先被引燃，产生较 岔 搴 参 、一 ＼ 鞫 卿 维 耄孽篓萋攀添妻 ’⋯呻⋯；⋯二一 ⋯} ⋯’⋯⋯一一f ⋯ ⋯ - } * H ⋯0 ⋯二⋯．；．，．毒．“一 ．．二⋯．⋯，j ⋯．．L 一．王⋯．0 ． ． ’ ⋯f ⋯十⋯．．一々⋯●⋯卜’{ { ’“‘ ⋯ ⋯’{ ⋯十⋯’ ⋯ 一 ⋯一‘⋯4 ⋯} ⋯．扣．‘⋯，‘⋯- ；{ } { o一⋯’十⋯●⋯t ⋯’7 ⋯’⋯ 。‘．●，‘ ． ⋯。t 。‘‘⋯ 睾毫．．．≥≥≥潦熟 { ⋯●一‘⋯一一⋯⋯{ 一 ‘ 兰妻；萎囊萎量；差i 冀翼妻 ． 镀⋯} ’一” ⋯| “r | 羞震囊菇撼 瓢渤毒藏志 3 5 04 5 05 5 06 5 07 5 08 5 09 5 01 0 5 0 时问／5 0 n 磕 图3 。彩星火箭”的热辐射测量曲线 小的波峰，此后样品的燃烧速率迅速上升，大部分样 品同时燃烧，所以出现一个较大的波峰，这表明没有 发生整体爆轰。 图4 是“彩星火箭”的爆炸火球最高温度．时间 曲线，它所反映温度的变化与图3 记录的爆炸过程 是一致的，同时由图4 知“彩星火箭”样品火球的最 高温度为1 2 5 0 “ C 。 p 裔 1 3 ∞一 1 0 4 0 i 7 8 0 5 2 0 2 6 0 0 一 I I ．I l I I l ”．I l 。‘l - I l ⋯I I l 1 ．．．I l O ∞1 2 01 8 0 2 4 0 3 0 03 5 9 4 1 9 4 7 95 3 9 5 9 9 时阅／帧 图4 。彩星火箭”的爆炸火球最高温度- 时间曲线 图5 是由红外热像仪记录下来的不同时间段 “彩星火箭”的燃烧行为特征图，由4 幅图的变化可 知整个实验过程中燃烧过程没有发现剧烈爆炸。从 热辐射测量曲线和燃烧行为特征图可表明，样品在 6 c 试验中表现为稳定燃烧。 对试验样品所得热通量试验数据进行分析和处 理，如表2 所示。 图5 。彩星火箭”的燃烧行为特征图 ∞∞∞∞∞∞∞∞∞ 弘∞孙拢撼M m 同2 万方数据 4 0 爆破器材E x p l o s i v e M a t e r i a l s 第3 8 卷第5 期 由实验过程的记录和数据分析可知表2 中所 列“蜻蜒”、“彩星火箭”、“台风箭”这三种样品在6 c 实验过程中燃烧行为表现为稳定燃烧，它们三 者热通量测量值与在5m 处的热通量理论值相比吻 合性较好，比如“蜻蜒”样品的实际测量值为0 ．6 7 k W ／m 2 ，而理论值是0 ．7 4k W ／m 2 ，两者相差无几。 而二英寸礼花弹样品，在实验过程中燃烧行为表现 为微弱爆炸、有抛射，那么热通量测量值与理论值相 差比较大，热通量理论值是热通量测量值实测值的 3 ．5 倍。由此可知对于在6 c 实验过程稳定燃烧 的烟花制品，基于辐照度的热通量测试方法是有效 的、适合的。 5 结论 1 对于在6 c 实验过程稳定燃烧的烟花制 品，其热通量测量值与热通量理论值吻合性较好； 2 基于辐照度的测量方法具有测量响应速率 高，能完全反映烟花爆竹制品燃烧时的辐射能量的 大小和实际过程。 参考文献 [ 1 ] S T ／S G ／A C1 0 ／l l ／R e v 4 ，R e c o m m e n d a t i o mO i lt h et r a n s p o r to fd a n g e r e - - g o o d sm a n u a lo ft e s t sa n dc r i t e r i a [ S ] ． 2 0 0 3 ． [ 2 】石广玉．大气辐射学[ M ] ．北京科学出版社，2 0 0 7 ．5 ． 【3 ]曾丹苓，等．工程热力学[ M ] ．北京高等教育出版社， 2 0 0 2 ．1 2 ． 【4 】张建奇，方小平．红外物理[ M ] ．西安西安电子科技 大学出版社，2 0 0 4 ．6 E x p e r i m e n t a lI n v e s t i g a t i o no nt h eT h e r m a lF l u xT e s to fF i r e w o r k sa n d F i r e c r a c k e rT r a n s p o r tH a z a r dC l a s s i f i c a t i o nE x p e r i m e n t L I UX i a n s y a n g 。，C H E NY o n g ①，P A NF e n g ，Y A N GR u i 脚，X UB a n g x i n g D ，W A N GT a i q u a n ①，C A OJ a n ① ] Y a n c h e n gE n t r y - E x i tI n s p e c t i o na n dQ u a r a n t i n eB u r e a u J i a n g s uY a n c b e n g ，2 2 4 0 0 2 馐 S c h e o lo fC h e m i c a lE I l g i n e e r i n g ，N a n j l n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c e ＆T e c h n o l o g y J i a n g s uN a n j i n g ，2 1 0 0 9 4 [ A B S T R A C T ]A c c o r d i n gt oR e c o m m e n d a t i o mO i lt h eT r a n s p o r to fD a n g e r o u sC , e o - M a n u a lo fT o s t sa n dC r i t e r i at h a tt h e U n i t e dN a t i o n se s t a b l i s h e d ，t y p i c a ls a m p l e si na e r i a ls p i n n e r ．r o c k e t ，d i 8 p l a ys h e l ls e l e c t e df o rt h et e s t s ，t h e r m a lf l u xw e r e m e a s u r e dr e s p e c t i v e l yb yt h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o nm e t h o da n dd i r e c tt e s t i n gm e t h o di nt h i sp a p e r ．T h er e s u l t sw e r e ∞f o l l o w s 1 D a t ac o n s i s t e n c yb e t w e e nt h e o r e t i c a lm e t h o da n dd i r e c tm e t h o di sv e r yg o o dw h e nt h e i rb u r n i n gi ss t e a d y ． 2 T h e m e t h o ds t u d i e di nt i t l ep a p e ri se f f e c t i v et oi n e ．a s u l - et h et h e r m a lf l u x ． [ K E YW O R D S ] f i r e w o r k sa n df i r e c r a c k e r ，t h e r m a lf l u x ，t r a n s p o r th a z a r dc l a s s i f i c a t i o ne x p e r i m e n t 河北云山化工集团有限公司顺利通过安全生产“三项行动“ 督查 2 0 0 9 年6 月2 3 日，河北省国防科技工业局安全生产。三项行动”督查组，对河北云山化工集团有限公司总部的综合安全 管理、总体安全条件和膨化硝铵炸药、乳化炸药、工业导爆索等三条民爆产品生产线以及总库区进行了全面检查。通过专家 组认真评价与讨论，综合得分9 8 ．0 8 分，获得了安全等级中的最高级- - A 级。 此项安全生产。三项行动”督查是根据国家工业和信息化部、省国防科技工业局。关于进一步推进民爆行业安全生产三项 行动的通知”要求，省国防科技工业局组织专家对全省民爆器材生产经营企业进行的全面督导检查。该公司根据上级行业郡 门的安排部署，围绕“安全生产年”、“安全生产攻坚年”的具体目标，结合企业实际情况，制定了 和 。为加强组织领导，成立了“安全生产治理行动”领导小组，随时协调安全生产工作， 解决各类突发事件，并对安全生产。三项行动”的各项具体内容，以公司文件形式下发各有关部门，认真组织实施o 张健奎 万方数据