含添加剂细水雾熄灭甲烷/空气火焰的研究

利用Cup Burner燃烧装置研究了含有不同金属氯化物细水雾抑制熄灭小尺度甲烷/空气火焰的过程与机理.研究结果表明,金属氯化物具有普遍增强细水雾抑制熄灭火焰的能力,添加剂的类型和浓度对细水雾抑制熄灭气相火焰性能影响显著.在相同质量分数下,含金属氯化物添加剂的细水雾抑制火焰的能力逐渐增强,其排序为MgCl2,CaCl2,NaCl,KCl,MnCl2,FeCl2;含金属氯化物的细水雾抑制熄灭火焰过程中,吸热冷却、化学抑制与传热阻力增大3种作用同时存在,并互相竞争,最终达到平衡,存在着细水雾与添加剂的最优浓度配比,在此浓度上细水雾将达到最佳的灭火性能.     

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。     

水喷淋作用下室内火灾数值模拟研究

在3.5m×3m的小室内,采用煤油模拟油池火,进行细水雾灭火模拟试验,运用fluent研究小室内的温度场分布和雾滴在腔室中的运动及其与火源的相互作用,其结果表明:火灾发生10s后,火场基本达到稳定,喷嘴开始响应,故随时间的推移,右侧温度降低较快,左侧温度几乎保持不变,而水滴的冷却能力有限,故模拟最后仍存在一个墙壁羽流。在高温条件下,粒径较小的水滴蒸发,粒径较大的水滴向左运动。Fluent能很好的模拟水滴与高温烟气的相互作用。     

低压环境下氮气-水低压双流体细水雾抑灭油池火研究

基于民用飞机货舱低压变动环境下火灾特点,进一步探寻低压双流体细水雾灭火技术在低压环境的应用。采用马尔文粒径仪和低压燃烧测试舱等设备,对自行研发N2-水低压双流体细水雾系统进行测试,研究该系统的雾场特性和低压环境下的灭火特性机理。发现N2压力低于0.4Mpa便可得到雾场均匀、粒径较小且方便可调双流体细水雾。低压舱内灭火实验结果表明,在低压下可有效地扑灭油池火,灭火时间呈现随环境压力降低而减小趋势。揭示火焰周围逆流扩散流动场和水雾对火焰与油面的冷却隔离作用,在抑灭油火中的重要作用。     

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.      

复合型添加剂增强细水雾灭火性能研究

采用实验模拟研究了自制复合型添加剂对细水雾灭火性能的影响．重点考察了细水雾灭火有效性随添加剂浓度的变化规律．结果表明：复合型添加剂显著增强了细水雾的灭火性能，最大可缩短灭火时间5～8倍。并且随着细水雾中添加剂含量的不断增加，油池火的灭火时间呈现出先快速下降，尔后略微增长的趋势；而木垛火的灭火时间则表现为平缓下降，并趋于饱和．对应最短灭火时间，油池火的最佳添加剂灭火浓度约为临界胶束浓度（CMC）的2～3倍，木垛火的最佳添加剂灭火浓度为临界胶束浓度的（CMC）8～10倍．含添加剂细水雾扑灭火焰是物理化学复合作用机制，但主导灭火机理是燃料表面的冷却与隔离作用．并且对于油池火，添加剂灭火关键是表面活性剂在油面快速成膜．而对于木垛火，添加剂灭火关键是在表面覆盖较厚泡沫层．     

船舶典型舱室内细水雾灭火降温性能仿真研究

细水雾灭火系统在船舶消防领域得到广泛应用，但是针对船舶舱室细水雾灭火性能的研究相对有限。为探究细水雾对船舶火灾灭火的有效性，采用FDS软件，针对细水雾在两类典型的船舶舱室（大空间的储存舱室和小空间的起居舱室）发生火灾后的灭火效果进行了仿真模拟研究。分析了粒径、雾化角度和流量系数对灭火降温性能的影响。仿真结果表明，大空间的储存舱室内细水雾灭火性能不佳，不能进行灭火降温；小空间的起居舱室内细水雾灭火降温性能相对良好。揭示了细水雾在起居舱室内的灭火性能随粒径减小而增强、随雾化角度减小而增强、随流量系数增大而增强的演化特性。     

Progress in research and application of water mist fire suppression technology

Water mist technology in fire suppression has been a subject of many investigations over the last decade.This paper introduces the concept of water mist technology and discusses its extinguishment mechanisms in comparison with other fire suppression systems briefly. A survey is made on the recent applications of water mist for (1) Class B spray and pool fires in machinery spaces, gas turbine enclosures,combat vehicles, and flammable liquid storage rooms; (2) Class A fires in residential occupancies, marine accommodations and public spaces, heritage buildings and libraries; (3) Class C fires in electronic equipment and computer rooms;and (4) the fires in aircraft onboard cabin and cargo compartments. The paper proceeds to review some new applications of water mist for the Class K fires in commercial cook rooms. Use of water mist for total-ship protection as well as the fire protection of heavy goods vehicle shuttle trains is also investigated. At last, the up-to-date development of corresponding test to evaluate the capabilities and limitaions of water mist is discussed.     

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.     

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。     

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。     

细水雾灭火系统实验研究

含添加剂细水雾灭火系统是当今火灾科学研究的热点之一。本文通过以煤油为燃料,结合细水雾灭火系统的灭火机理和特点,用含盐类NaCI化合物作为添加剂细水雾的灭火效果进行了试验,分析了含添加剂NaCI的细水雾灭火系统对灭火性能的影响。     

细水雾灭火技术研究进展

介绍了细水雾灭火技术在国内的主要研究进展．着重阐述了细水雾雾特性测量方法、雾发生方法及灭火有效性实验，并对细水雾的灭火机理和灭火技术未来的发展方向进行了讨论．细水雾的雾特性参数决定了它的灭火性能，目前对其测量的主要方法有LDV／APV、DPIV及扩展的DPIVS技术．传统的雾发生方法有着或多或少的缺点，因而新型的雾发生方法得到广泛地研究，如气泡雾化，所以我们对不同的雾发生方法进行了比较．此外通过一系列的小尺度和全尺度实验研究了细水雾在不同火灾场景下的灭火有效性．     

细水雾灭火技术在潜艇封舱灭火过程中的应用

为了研究细水雾灭火技术在潜艇封舱灭火过程中的可行性,首先对细水雾灭火参数进行了简要分析,从理论上证明了细水雾灭火的高效性;其次利用区域模拟方法建立了潜艇舱室火灾发展模型,并根据实例分别模拟计算了潜艇无灭火器材参与和有细水雾参与的2个封舱灭火过程;通过对模拟结果的对比分析,得出了细水雾灭火在潜艇封舱灭火过程中的高效性、可...     

某地下通道(隧道)细水雾灭火有效性的FDS模拟研究

细水雾灭火技术作为一种较为现代的灭火技术正被广泛的应用于隧道(地下通道)的灭火工作中。本文利用FDS模拟研究证实了成都某商业区地下通道(隧道)中细水雾灭火技术的有效性。细水雾灭火应与机械排烟合理有效的结合才能够达到最佳的灭火效果。     

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...     

微重力状态下细水雾雾场特性仿真

针对细水雾灭火在载人航天器安全中的应用,采用计算流体动力学（CFD）的方法进行了研究.在建立压力旋流喷嘴液膜式雾化模型及微重力场雾滴运动轨迹模型的基础上,利用计算流体动力学仿真软件FLUENT中的离散相模型（DPM）分析了微重力状态下细水雾雾场特性,包括微重力下细水雾的雾化图形、速度以及雾粒直径分布.仿真结果表明：微重...     

自然通风对细水雾降温速率影响研究

在受限空间通过模拟试验研究细水雾作用下烟气温度的变化规律。实验中通过改变通风口面积、通风口与火源的相对位置及喷雾强度等因素,研究自然通风对细水雾降温速率的影响规律,定量地表征不同自然通风条件下降温速率的衰减比例,实验发现增加喷雾强度可以降低自然通风造成的降温速率衰减。研究结果可为细水雾灭火系统的工程应用和优化设计提供必要的参考依据。     

顶部排烟耦合细水雾作用下的火灾烟气特性

利用长宽高为6m×15m×2m的隧道模型，进行了顶部排烟和细水雾灭火实验.通过对各测点烟气温度、火焰温度、CO含量及能见度的测试，分析了不同的顶部排烟以及细水雾耦合作用模式对火灾烟气的控制效果.结果表明:顶部排烟加快了柴油燃烧速率，顶部排烟耦合细水雾的冷却作用明显.在火灾增长阶段(50s)，细水雾耦合顶部排烟对于烟气控制效果最优；在火灾充分发展阶段(90s)，细水雾耦合顶部排烟作用易引起沸溢及轰燃，且细水雾喷洒瞬间，火焰强化现象最明显，CO含量迅速上升.顶部排烟对于能见度的提高效果明显；单独施加细水雾虽然能起到控制烟气的作用，但会使能见度进一步降低；在顶部排烟的耦合作用下，烟气经细水雾吸附沉降后能见度的提高速率增大.     

纵向排烟和高压细水雾耦合对隧道火灾的抑制作用

利用长宽高为6m×15m×2m的隧道模型,进行了纵向排烟和高压细水雾灭火实验.通过对火源附近各测点温度的测试,分析了不同工作压力高压细水雾对柴油池火的控制效果,以及纵向排烟和细水雾不同的开启时间对控火效果的影响.结果表明:对于油面尺寸为250mm×200mm的柴油池火,在没有纵向排烟情况下,6MPa细水雾就可以有效扑灭柴油池火;在纵向排烟和高压细水雾同时开启的情况下,15MPa细水雾的控火和灭火效果最好;在高压细水雾启动之前30s优先开启纵向排烟的话,可以达到很好的灭火效果.