目前,有机玻璃(PMMA)主要应用于建筑、广告、医学、交通、化工和工业等领域,尤其在建筑方面应用最为广泛。然而由于其耐火性差,燃烧时放出可燃,易爆等刺激性气体,使得火灾事故频频发生。与此同时,PMMA使用过程中,经常涉及到宽度、厚度及角度等因素影响,因而展开不同宽度、厚度及角度有机玻璃火灾特性研究,从而丰富PMMA火蔓延理论,以及为制定防火设计规范都有很好的现实意义。本文以PMMA为实验材料,研究宽度为2cm、3cm、5cm、8cm和12cm,厚度为2mm、3cm、4mm和6mm,以及放置角度为0°、±15°、±30°、±45°、±60°、±75°和±90°情况下火蔓延及燃烧特性参数变化规律。揭示火焰结构形态(火焰高度、火焰温度、火焰角度等)、火蔓延速度、质量损失速率等参数受材料尺寸以及放置角度的影响,并对其中的变化规律从传热传质的角度进行了探讨性研究。首先,研究了水平放置角度下,宽度和厚度对PMMA火蔓延的影响,实验分析了一系列火蔓延特性参数如:火焰高度、质量损失速率和平均火蔓延速度等。实验发现,初始阶段火焰高度较小且变化较大,随着试样火蔓延的进行,火焰高度逐渐波动于某一数值。研究发现,平均火焰高度随着宽度的增加,出现了逐步增加的现象,之后略有降低;随着宽度的增加,火蔓延速度逐渐增加,质量损失速率曲线出现逐渐增加的现象。与此同时,对厚度为2mm、4mm和6mm的PMMA试样水平角度下火蔓延进行了研究。研究得到,同种宽度的PMMA试样随着厚度的增加,火蔓延速度逐渐较小,而质量损失速率却呈现逐渐增大的现象。这主要由于,材料厚度方向对于燃烧的加强作用大于火蔓延速度的减小削弱作用所造成的。其次,本文对3cm宽,2mm厚PMMA试样在放置角度为0°、±15°、±30°、±45°、±60°、±75°和±90°进行一系列小尺寸火蔓延实验。通过红外热像研究发现,放置角度对PMMA火蔓延过程中热解区域以及预热区长度产生了很大的影响。当放置角度从15°到30°,以及-60°到-75°的时候,平均火焰倾角增加幅度最大。对于顺流火蔓延(放置角度为正),火焰长度随着放置角度的增加呈现出略微减小而后又逐渐增加的过程;而对于逆流火蔓延(放置角度为负),火焰长度随着放置角度的绝对值增加而略微减小。与此同时,在火蔓延速度方面,顺流火蔓延当放置角度从0°到15°的时候,平均火蔓延速度有一个跃变的增长;而对于逆流火蔓延,平均火蔓延速度随着放置角度绝对值的增加,呈现出略微降低的特性。最后,本文对宽度为2cm、3cm、5cm和8cm,放置角度为0°、15°、30°和45°情况下PMMA试样火蔓延进行了研究,重点揭示宽度和角度耦合效应。通过图像分析、红外热像、热电偶测温等技术对火焰形态及燃烧特性参数(火蔓延速度、火焰倾角、火焰高度以及火焰温度等)进行了表征。研究发现,PMMA燃烧过程中,热解前锋呈现出U型的特点,宽度越大,其U型演变时间越长。放置角度越大时,火蔓延速度对宽度的敏感性越大,即宽度越大火蔓延速度越大。这主要由于,随着宽度和放置角度的增加,火焰倾角变得越来越小,火焰与材料表面更加贴近,从而促进热量的传递。研究同样发现,在相同放置角度下,平均火蔓延速度受平均火焰高度以及上下波动程度的影响;火焰温度基本上不受宽度影响等特点。