考虑表观热工参数的木材热传导模型

论文摘要

为了研究火灾(高温)下木材的热响应,将木材热响应过程分为水分蒸发前、水分蒸发后热分解前和热分解后三个阶段。开展了升温速率为5、10、20 K/min的泡桐木热重分析(thermogravimetric analysis, TGA)试验,采用Ozawa方法进行分析,得到相应的表观动力学参数。基于并联和串联模型分别建立了表观密度和表观导热系数表达式;基于差示扫描量热实验,考虑蒸发潜热和分解热,提出了表观比热容计算公式,建立了考虑表观热工参数的一维非线性热传导模型,并采用一维隐式有限差分法进行了木材热传导性能的求解,得到了木材的温度、水分蒸发程度、热分解程度、表观密度、比热和导热系数等热响应。开展了泡桐木单面受热试验,对温度场进行了测量。结果表明,基于动力学方法的Arrhenius方程可较好地描述水分蒸发和热分解过程,表观比热容在水分蒸发和热分解过程中明显增大,模型温度计算值和试验值吻合较好,该模型可为火灾(高温)下木结构的热响应研究提供参考。

论文目录

• 0 引言
• 1 热分析动力学研究
•   1.1 热重分析试验
•   1.2 基本动力方程
•   1.3 动力参数求解
•   1.4 动力参数分析结果
• 2 一维非线性热传导模型
•   2.1 表观热工参数
•   2.2 控制方程和边界条件
•   2.3 方程离散和求解
• 3 模型验证分析
•   3.1 试验概况
•   3.2 模拟基本条件
•   3.3 温度响应
•   3.4 热工参数时空分布
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张玲峰,王璐,刘伟庆

关键词: 木材,表观比热容,热分解,热传导,有限差分法,高温试验,热工参数

来源: 建筑结构学报 2019年09期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 建筑科学与工程

单位: 东南大学土木工程学院,南京工业大学土木工程学院

基金: 国家重点研发计划(2017YFC07035),国家自然科学基金面上项目(51678297)

分类号: TU531.1

DOI: 10.14006/j.jzjgxb.2017.0384

页码: 45-52

总页数: 8

文件大小: 1914K

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