细水雾抑制沥青喷雾火的实验研究

通过实验研究了沥青喷雾燃烧特性以及细水雾抑制沥青喷雾火的有效性.细水雾雾场特性由LDV/APV系统测量.实验中的温度数据由热电偶测量,沥青喷雾火自由燃烧时火焰结构则由热像仪获取.实验结果显示,喷雾火燃烧时最高温度发生在火焰团内部.当压力比比较高时(pw/Pf＞2.65),细水雾对沥青喷雾火有较好的抑制熄灭作用;而当压力...     

受限空间细水雾作用下烟气温度变化规律研究

利用热电偶测量细水雾作用下烟气层不同高度温度,研究雾滴粒径、雾通量和喷头与火源的水平距离等因素对平均细水雾降温速率（V）的影响规律．揭示了细水雾抑制火灾烟气温度的主导机理．利用实验数据推导V与雾通量之间的数学关系,建立V空间分布的三维数学模型,为细水雾技术用于火灾烟气抑制提供理论基础和必要的设计参数．     

低压环境对高压细水雾雾滴粒径影响的实验分析

为揭示环境压力降低对高压细水雾性能的影响,本文通过搭建高压细水雾实验平台测量了常压、低压环境下高压细水雾的喷雾流量及雾滴粒径,研究了环境压力的变化对高压细水雾喷雾流量和雾滴粒径的影响问题。实验结果表明：环境压力降低对高压细水雾性能影响较大。在喷嘴流量系数K=3.4、额定工作压力分别为4、6、8、10和12 Mpa下,且环境大气压力为60 kPa时,高压细水雾的喷雾流量从常压(101 kPa)下的0.500、0.652、0.770、0.880、0.958 m3·h-1增加至0.515、0.685、0.812、0.975、1.073 m3·h-1,增长率分别为3%、5.1%、5.5%、10.8%、12%;相同情况下,高压细水雾的雾滴粒径从常压(101 kPa)下的292.6、280.8、255.9、253.9、252.9 um增加至336.9、291.6、277.2、266.9、254.4 um,增长率分别为15%、3.8%、8.3%、5.1%、0.6%。得出低压环境下高压细水雾的喷雾流量和雾滴粒径都将增大。可见在低压环境下高压细水雾仍然具有良好的灭火性能。     

采用液氮喷雾技术的低温环路结构模拟系统研究

为进行座舱盖高空低温环境飞行疲劳试验考核,设计并搭建了采用液氮喷雾技术的小型环路结构低温环境模拟测试试验台,开展了风速以及喷射流量对系统降温速率影响的特性研究。试验测试了在液氮喷雾流量为37.2、42.4和49.3 kg/h,系统风速为2.21、4.53和6.77 m/s时,工作段温度从21℃降至-30℃时各测试面的降温特性,验证了运用液氮喷雾技术快速降温的可行性。结果表明:在相同喷雾流量下,风速越大,环路的降温速率越慢,测试面的温度均匀性越好;在相同风速下,喷雾流量越大,降温速率越快,测试面的温度均匀性越差。液氮喷雾降温能够满足座舱盖疲劳测试的低温环境要求,工作段温度场均匀性良好。本文研究可为低温环境模拟系统和大空间液氮喷雾冷却系统的设计提供参考。     

细水雾对不同开口受限空间火灾的抑制作用

目的研究单、双开口受限空间自然通风条件下,细水雾抑制酒精池火的机理和有效性.方法在3.6 m×1.5 m×0.6 m的实验模型中部设置直径500 mm酒精作为火源,距离火源中心1 100 mm的位置布置高压细水雾喷头.在自然通风工况下,点火8 min后启动细水雾,改变开口的位置、数量及细水雾施加压力,对比分析不同开口条件下细水雾灭火的机理和有效性.结果对于双开口受限空间175 k W酒精池火,6 MPa及以下的细水雾可以有效抑制轰燃,但不能实现灭火;7 MPa、8.37 L/min细水雾可在54 s内有效灭火,比单开口受限空间灭火时间缩短了56 s.结论细水雾熄灭双开口受限空间酒精火的主导机理是对火焰和热烟气层的冷却作用,细水雾熄灭单开口受限空间火灾的主导机理是对地面接受到的热辐射的冷却作用.     

细水雾灭火有效性研究进展

为了对机载细水雾灭火技术研发及其在民航领域的应用提供一定支持,对近年来国内外细水雾研究进行总结分析,主要包括细水雾喷雾特性对细水雾灭火有效性的影响、添加剂的影响、环境情况对于细水雾灭火的影响,以及利用细水雾进行的相关实验研究等。提出今后主要研究方向为新一代机载灭火技术、细水雾对遮挡火灾的抑制机理、高高原环境下细水雾特性与雾场诊断、细水雾灭火应用设施的设计、高效货舱机载灭火系统的关键技术研发、低压细水雾生成与控制机理的研究。最后,结合民机哈龙替代灭火技术需求,设计了新一代机载细水雾灭火技术研究的具体思路。     

细水雾抑制扩散火焰的研究

通过实验和数值模拟研究了细水雾抑制扩散火焰的过程和物理机制．细水雾抑制扩散火焰主要是通过汽化隔氧、冷却燃料和氧化剂以及吸收部分热辐射降低热回馈等效应,降低化学反应速率及火焰的传播速率,达到控制和扑灭目的．在通风控制时,通风条件越差,抑制效果越好．在实验研究基础上提出单喷头细水雾抑制扩散火焰的一维数值模型,简单合理     

细水雾粒度对瓦斯抑爆效果的影响研究

细水雾作为抑爆介质具有高效、环保等优点,受到越来越多的重视。以透明管道为基础搭建了细水雾抑制瓦斯爆炸的实验平台,通过改变喷嘴个数、喷雾压力研究了不同细水雾流量、粒度对瓦斯爆炸上限的影响。根据实验物理模型,进行了细水雾与瓦斯燃烧爆炸相互作用过程的数值模拟。结果表明:随着细水雾粒度变小,瓦斯爆炸上限降低,水雾粒度与爆炸上限呈一阶增加指数关系;细水雾粒度相对水雾流量在抑制瓦斯爆炸过程中起主导作用,190μm左右的细水雾粒度具有更好的抑爆效果。研究得出的规律性结论可以为细水雾抑爆技术及装备的研究提供理论基础。     

细水雾粒径改变对电缆火灾的影响

综合管廊中电缆存在一定的火灾危险性,为研究高压细水雾对综合管廊的灭火效果,针对I型结构地下综合管廊,通过火灾数值模拟软件在综合管廊中开展不同粒径细水雾条件下灭火模拟。分析温度场、烟气流动以及能见度变化情况,对管廊内在相同火源功率下不同粒径细水雾灭火效能分析发现,选定的六种粒径细水雾中,200 μm细水雾具有快速降温效果,50 μm细水雾灭火效果最好,细水雾粒径越小对烟气层沉降的影响越显著。     

含表面活性剂细水雾的灭火性能

为了增强细水雾的灭火性能,实验研究了一种表面活性剂类添加剂对细水雾扑灭汽油池火的增强效果。结果表明:相对于纯水细水雾,使用添加剂可以有效缩短细水雾灭火时间,增强灭火稳定性。随着添加剂浓度的增大,灭火时间逐渐缩短并趋于稳定值,灭火稳定性则呈下降趋势。实验中添加剂的最大有效质量分数为6%,相比纯水的灭火时间缩短约70%,灭火稳定性提高25%。灭火增强机制分析认为添加剂通过提高细水雾吸热蒸发能力,促进泡沫层形成以及表层汽油乳化,增强了细水雾对火焰和汽油的降温、隔离作用。     

通风环境中不同油水比例柴油池火的燃烧特性

在不同风速和油水比例条件下进行柴油池火实验,通过对火场温度、辐射热通量、燃料质量损失速率的测定和喷溅现象的观察,分析通风环境和油水比例对柴油池火燃烧特性的影响.结果表明,自然通风条件下,油水体积比1∶1的柴油池火在旺盛阶段一直处于沸溢的状态,并伴随连续性喷溅,火焰温度及辐射热通量均达到了最大值;随油水体积比的减小,火焰温度和辐射热通量降低,喷溅频率和剧烈程度降低.当风速增加至1.0 m/s时,通风对柴油池火的促进作用占主导地位,池火旺盛阶段持续时间增长;风速增加到1.5 m/s时,柴油池火旺盛阶段持续时间缩短,通风对池火的负面影响占据了主导地位.     

Experimental studies on interaction of water mist with class K fires

Interaction of water mist with cooking oil fires is studied experimentally and theoretically. A LDV/APV system is used to measure the velocity and diameter of water mist at different pressures in the experiments,and the effect of water mist velocity and diameter on fire extinguishment efficiency is investi-gated. The experimental results show that water mist has excellent surface cooling effect; it can control and extinguish cooking oil fires quickly without re-ignition. The critical temperature (Tfo) is calculated by energy balance equation,and the fire plume momentum is calculated and compared with that of water mist in order to determine the critical velocity (νwy) of fire extinguishment. This paper provides references for cooking oil fires extinguishment with water mist.     

Study on variation of smoke component concentration with water mist applying

Interaction between water mist and fire smoke is studied by experiments in an ISO 9705 room, The variation of 02, CO and CO2 concentration is disclosed, and the mathematical models of smoke component con- centration with water mist pressure and ventilation speed are established according to the experimental results. It is found in the experiment that the smoke component concentration will break when ventilation speed exceeds 1.5 kg/s. This paper provides necessary theory for water mist technology using in smoke restraining.     

综合体高压细水雾特性参数控火灾动态模拟

利用建筑信息模型（BIM）技术建立商业综合体3D模型并采用分层转化方式转化为火灾动态模拟（FDS）计算模型,分析大空间综合体超快速火中高压细水雾与火焰相互作用过程,研讨单一喷头Ⅱ级高压细水雾在不同喷射速度、雾化角以及水雾压力因素下与火焰相互作用过程,分析细水雾控火效能。研究结果表明：雾化角增大一定程度,细水雾控火效能提高;大空间综合体在不同雾化角高压细水雾施加初期造成湍流扰动比受限空间更加剧烈且温度有回升现象,最佳雾化角大于受限空间;喷射速度增大一定量值,降温速率与幅值均增大,充分发展阶段温度震荡幅度及时间区域小;随着压力上升至临界压力,温度回升之后波动小,对火源控制效果越好,当超越临界值,火焰横向扩展并加快高温烟气中一氧化碳（CO）流动     

细水雾扑灭B类火的全尺度实验

根据IMO有关测试规范的要求，进行了一系列全尺度动力机舱模拟灭火实验。实验中采用的是局部保护细水雾灭火系统，通过改变通风条件、预燃时间、喷雾方式及火焰功率等因素，考察了它们对系统灭火有效性的影响。实验结果表明，细水雾系统可有效扑灭动力机舱内设定的各种工况下的油池火和油雾火，与气体灭火系统相比，受通风条件影响小，能有效降低室内温度及CO、CO2浓度，因而系统工作期间消防人员和操作人员可安全进入。在油池火灭火实验中发现通过火焰冷却灭火时所需时间较短，而依靠燃料表面冷却灭火时则时间较长。此外研究结果还显示，采用侧喷方式时，系统的灭火性能将大大提高，而较长的预燃时间则有利于细水雾扑灭油雾火。     

Experimental studies on electrical breakdown field strength of electrode with water mist containing MC additives

Water mist is one of the effective candidates for halon replacement used in electrical environment fire protection. Water mist additives may greatly enhance fire suppression effectiveness. In electrical environment, electrical breakdown field strength （E） is one of the important factors that control the performance of electrical equipment. In this study the variation principles of electrical breakdown field strength and the electricai characteristics of MC additives were investigated by electrode discharging experiments. Experimental results showed that electrical breakdown field strength was impacted obviously by the conductive metal ions and insulated fluorocarbon surfactants in MC additives. The attenuation percentages of E in different experimental cases were described, thus providing scientific guidance for the use of water mist and MC additives in electrical fire suppression.     

细水雾抑制小尺度甲烷/空气火焰的研究

利用三维激光粒子动态分析仪(LDV/APV系统)测量距离同轴流动燃烧装置Cup Burner出口不同位置的细水雾雾场特性(雾滴速度、雾滴粒径),利用Cup Burner系统地研究了细水雾抑制小尺度CH₄/空气顺流非预混火焰,考察细水雾的粒径和雾滴质量分数对CH₄/空气顺流非预混火焰结构的影响. 研究结果表明粒径为10～100 μm的细水雾能有效地抑制CH₄/空气顺流非预混火焰,随着细水雾粒径减小或空气流中雾滴质量分数的增加,细水雾抑制熄灭CH₄/空气顺流非预混火焰的能力增强. 细水雾抑制熄灭CH₄/空气顺流非预混火焰的机理主要是气相吸热冷却和稀释氧气,在CH₄/空气顺流非预混火焰的根部,气相吸热冷却起主导作用,而在火焰的上部稀释氧气起主导作用.      

含氯化钾低压细水雾抑灭正庚烷池火性能研究

为探究KCl（氯化钾）添加剂对低压细水雾抑灭性能的影响,课题组在1 m3密闭空间内开展了含不同浓度KCl的低压细水雾对正庚烷池火的抑灭实验。基于灭火过程、灭火时间、火焰温度、灭火机理等维度,分析了含KCl细水雾的灭火特性。结果表明： KCl添加剂可有效缩短低压细水雾灭火时间,缩短的灭火时间主要集中在火焰撕裂、游走阶段;油盘面积增大后燃烧更剧烈,灭火所需KCl浓度要求更高;含4%KCl低压细水雾灭直径6、8、10 cm的油盘火时,与纯细水雾相比,可分别缩短灭火时间82%、79%、73%,增大降温速率1.5倍左右;含KCl细水雾主要通过消耗、湮灭链式燃烧反应所必需的自由基来达到更优的抑灭效果,Cl-主要切断链的引发阶段,K+主要切断链的传递、终止阶段。可见KCl添加剂能显著强化低压细水雾的抑灭性能。     

Effects of water mist addition on kerosene pool fire

The use of water mist to extinguish fire is a problem of particular interest since the banning of halogen-based agents for environmental reasons. This interest is reflected in the large number of researches performed on the main fire-extinguishing mechanisms of water mist： heat extraction, oxygen displacement and attenuation of heat fluxes. In contrast, there are still little known about the chemical and some other aspects of water mist addition on the pool fire. In this paper, a phenomenological study was conducted of the effect of water mist addition on the kerosene pool fire through the measurement of the heat release rate, CO, CO2 and O2 species concentration in combustion. The experimental results show that there is a significant enhancement effect at the beginning stage of water mist addition. Then, the flame size was decreased abruptly. By physical suppression effect combined with chemical effect, the experiments＇ results are explained especially. The study of effects of water mist on pool fire will be useful for optimizing designation of water mist fire-suppression system, improving the fire suppression efficiency and extending their application field.