池火灾是一类以可（易）燃液体为燃料的火灾，常见于船舶石油运输、海上石油开采等[1]，池火灾可以直接造成人员伤亡和财产损失，也可以引发沸腾液体扩展为蒸气爆炸或蒸气云爆炸，导致事故规模扩大。RP-5号航空煤油是属于高闪点型的多组分混合燃料。其由于芳烃低，燃烧热值高，在军事领域应用广泛。相对于低碳氢（酒精等）燃料，其具有燃烧速度快、火势凶猛、辐射热强等特点[2]。
自上世纪60年代以来，国内外众多研究机构围绕油池火的燃烧特性做了大量的研究，取得了大量有价值的数据。Topi Sikanen[3]对机械通风舱内液体池火灾进行了预测模拟，正确地捕捉了氧耗降低对池火燃烧速率的影响，并利用火灾动力学模拟器进行了模拟，并在OECD PRIME项目中进行了实验研究。Gan-su Shen[4]等对开发区的火灾羽流温度和小型丙烷池火的热辐射分布进行了实验研究和理论分析，对火羽流温度分布进行了修正，同时对三种辐射模型进行了比对。Liang Zhou[5]等利用ASTM e2058/ISO 12136型火灾传播装置(FPA)上研究了11种不同煤烟倾向的液体燃料，分别用狭缝法和广角辐射计测量了所有燃料的辐射功率分布(沿火焰轴线)和整体辐射发射，研究了测量位置和燃料类型对测量数据的影响。Jinlong Zhao[6]等研究了汽油的薄层燃烧行为，证明了随着液体层厚度的减小，穿透热辐射逐渐增大。Sinai[7]建议根据油池的直径尺寸选取不同的火焰表面热辐射通量。McCaffrey[8]通过分析小功率甲烷火的实验数据，得出了羽流中心线温度分布规律，并将整个羽流划分为三个区域。Eulalia Planas-Cuchi[9]等研究碳氢化合物池火在整个燃烧过程中火焰温度随时间和高度的变化情况，提出了火焰温度随时间和高度变化的预测方法。M.A. Brosmer[10]总结出油盘直径小于5m时，对大多数烃类火灾而言，辐射分数为0.4∽0.5，并且辐射分数随油盘直径的增加而下降。
近年来，国内外研究者对于油池火做了大量的研究，大部分只是研究池火灾的某一特征。但是对RP-5 号煤油池火的研究以及专门对RP-5煤油池火的燃烧特性进行系统研究的实验非常少。本文通过改变甲板和燃烧的初始温度，进行不同尺寸油池的燃烧试验，探究舰面升温对燃油池火的燃烧热释放速率和热辐射特性，温度分布特性等燃烧特性的影响。
1实验装置与测量方法
在ISO9705[11]实验台基础上建立了系统研究不同尺度和温度工况下的油池火燃烧特性的实验台，见图1.整个实验台可以分为油盘和数据测量系统。
图1实验台示意图（单位：mm）
本实验测量了面积为0.1和0.2油池，燃油初温和甲板初温分别为常温、40℃、60℃情况的燃烧特性；试验采用圆形油池，油池深度为150mm,油池壁厚为5mm,见图2。
图3 ISO9705热释放速率试验测点布置
表1 温度测点和辐射测点的位置
温度测量使用K型铠装热电偶，数据采集使用DAQ数据采集系统。热辐射的测量采用水冷式辐射热流密度计，试验过程中全程录像。
2试验结果与分析
2.1热释放速率实验结果与分析
热释放速率[12]是可燃物燃烧时单位时间内释放出的热量。一直以来，热释放速率都被视为反映火灾场景、表征火灾过程最重要的参数。本文采用氧消耗原理法[13]进行热释放速率测量。
为保证实验结果的可靠性，每种工况的实验重复进行两次，通过对不同面积油池各条次实验的结果进行平均化处理，分析得到的相应火源热释放速率结果如图4所示。
图40.1m2和0.2 m2油池火在不同温度环境下的热释放速率变化过程
由图4可知，在油池面积为0.1m2时，对于燃油初温为常温的工况中，在经历了池火的初期发展阶段后，热释放速率到了峰值，约为108kW，发生时间在500秒附近，在2750秒附近，燃烧发展到衰退阶段。
当燃油温度和甲板初温改变为40℃和60℃时，四种不同工况下的热释放速率最大值基本变化不大，平均值在120kW附近,发生时间在500秒附近。四种工况总池火热释放速率的平均值约为100kW，在点燃时间达到2700秒后，开始逐渐熄灭。
在0.1m2油池中的五种工况下，不同工况的热释放速率变化趋势保持一致，只有燃油初温为常温的工况下，热释放速率略微偏低。因为油池是在开放空间中燃烧，某一组实验受到风的影响也是难以避免的，冷空气会带走池火的部分热量，并抑制燃烧，造成热释放速率偏低。
同样的对于面积为0.2m2的油池，在五种温度环境的工况下，热释放速率都保持同样的变化趋势，整体实验结果重合度较高。五种工况下的热释放速率基本维持在285kW附近，热释放率最大值发生时间几乎相同，约在420秒；总燃烧时间也基本相同，约为2250秒；热释放率平均值也基本相同，约240kW。
由面积为0.1m2和0.2m2的油池燃烧过程分析都可以发现，油池周围水浴加温基本不影响热释放率和燃烧时间。并且得出结论：一方面提高甲板温度和油温两种加热形式差别不明显；另一方面在从常温到60℃的温度区间内时，甲板和燃油的初始温度对小尺寸池火灾的热释放速率和燃烧时间基本没有影响。
2.2 热辐射结果与分析
对每种工况下的两次重复实验结果进行平均化处理，得出不同面积的油池在不同的甲板温度时燃烧所产生的热辐射结果如图6.1-图6.4所示。不同面积油池在不同的水浴温度（油温）时燃烧所产生的热辐射结果如图6.5-图6.10所示。
图5 RP-5油池火在不同温度环境下的热辐射随时间变化过程
由图5可知，0.1m2和0.2m2油池的燃油初温和甲板初温在常温、40℃、60℃三种温度工况下，热辐射温度重复性都很好，燃油初始温度改变未影响辐射强度值。0.1m2油池在1倍直径和1.5倍直径距离处，平均热辐射强度分别为5kW/m2和10kW/m2，燃烧时间均相同。0.2m2油池在1倍直径和1.5倍直径处平均热辐射强度为15kW/m2和7.5kW/m2，燃烧时间均相同。0.1m2和0.2m2油池相比，后者燃烧时间缩短了约500秒，辐射强度在1倍直径和1.5倍出分别平均增大了5kW/m2和2.5kw/m2。
综合上述从热辐射强度测量得到的试验结果可以看出0.1m2和0.2m2油池在五种温度工况下的辐射强度没有收到明显影响，因此可以得出，在常温到60℃的温度区间范围内，舰船舰面甲板和燃油的初始温度变化对燃烧热辐射基本没有影响。
2.3温度结果与分析
对每种工况下的两次重复实验结果进行平均化处理，得出不同面积油池在不同的燃油初温和甲板温度时燃烧的温度曲线
图6 RP-5池火在不同初温环境下的温度场分布
结合图6可知，0.1m2池火在五种工况下试验温度变化曲线一致性良好。火焰中心线上TC和TA二条热偶树的测量值均有良好一致性，不同轴线高度处的温度有明显的分层。TC1处温度最高，平均温度为600℃，TC1最大值都在750℃附近。测温点最高处TC8温度平均值约在40℃。横向测温靠近火焰附近测点TA1平均温度在280℃附近，TA2平均温度在130℃附近，距离更远的测点处，温度基本处于50℃以下。同样的，0.2m2池火的温度的变化曲线有更高的重复性，不同温度工况下的池火燃烧展现出了相似的燃烧状态。因此从测量结果同样可以认为，燃油和甲板初温的变化，从常温升至60℃范围内，对燃烧温度场状态基本不产生影响。
3结论
在以ISO9705实验台为基础搭建的测试平台内测量了面积为0.1m2和0.2m2，油液温度在常温、40℃和60℃以及油池壁面温度在常温、40℃和60℃时的火灾热释放率、温度和热辐射强度等燃烧特性，并得出了以下结论：
（1）提高燃油初温和提高甲板初温两种加热方式对池火燃烧状态的影响区别不明显；
（2）在从常温到60℃的温度区间内，舰船燃烧火灾的甲板和燃油的初温变化对池火灾的热释放速率、燃烧时间、燃烧热辐射特性和燃烧温度场特性不会产生明显影响。
