水蒸气抑制熄灭杯式燃烧器扩散火焰的机理

在自行研制的杯式燃烧器的基础上，采用实验与数值模拟相结合的方法对水蒸气抑制熄灭甲烷／空气扩散火焰的过程进行了研究，分析火焰抑制熄灭现象产生的过程与作用机理，得到了临界灭火浓度与协流氧化剂流量的变化规律．结果表明，水蒸气抑制熄灭杯式燃烧器扩散火焰是典型的局部火焰熄灭机理．随着水蒸气浓度的增加，杯式燃烧器扩散火焰的根部首先向内收缩并悬举至新的稳定高度，当根部反应核的燃烧速率随着火焰温度下降受到极大抑制后，火焰根部的预混区将因更多水蒸气的扩散稀释作用而无法继续维持火焰向外的振荡传播过程，火焰会脱离燃烧杯面而熄灭．破坏火焰根部核心燃烧区的反应条件是熄灭扩散火焰的关键．水蒸气临界灭火浓度在一定的氧化剂流量范围内不依赖于空气流量，在临界灭火浓度曲线上存在一“平缓区”．实验测得的临界灭火质量百分比浓度分别为水蒸气（16．7±0．6）％、二氧化碳（15．9±0．6）％、氮气（31．9±0．6）％，与数值模拟结果合理吻合．     

细水雾作用下固体PMMA燃烧特性的实验研究

利用三维激光粒子动态分析仪对细水雾喷嘴的雾场特性进行了测量,选择固体PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)作为典型燃料研究细水雾与聚合物火焰的相互作用过程,重点考察细水雾抑制熄灭PMMA火的机理以及细水雾对PMMA燃烧特性的影响.结果表明,在细水雾扑灭PMMA火的不同阶段,主导灭火机理不同.在火焰抑制初期,火焰冷却与氧气稀释起主导灭火作用;但火焰完全被熄灭,依赖于细水雾对燃料表面的有效冷却.细水雾可以有效降低PMMA火的热释放速率与组分生成速率,但氧浓度的降低会使燃烧变得更加不充分,有毒产物的生成比例提高.细水雾对烟气也具有显著的洗涤与冲刷作用,不仅提高了火场的能见度,还能吸附与溶解有毒产物,促使烟颗粒凝聚,从而降低聚合物火灾烟气的危害性.     

纵向通风水平隧道火灾烟气流动特性研究

地铁隧道火灾烟气控制是城市公共安全的一个重要组成部分。在分析地铁隧道火灾烟气流动主要影响因素的基础上，将地铁隧道通风和排烟系统作为一个整体考虑，引入地铁隧道火灾烟气的浮力效应和热阻效应，建立了隧道通风网络火灾模拟的数学模型，分析了地铁隧道火灾烟气逆流的临界条件、临界流速、隧道风流及烟流流速与火灾强度的变化关系，为地铁隧道火灾烟气控制和事故应急处理提供科学依据。     

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.      

细水雾与K类火的相互作用

利用激光多普勒分析仪测量了不同压力下细水雾的粒径和速度, 利用ISO9705全尺寸热释放速率测试仪研究了细水雾与K类火的相互作用. 实验中测量了火焰熄灭时刻食用油内部温度T_fo, 同时利用能量平衡方程计算了火焰熄灭时T_fo的理论值, 发现计算值很好地验证了测量结果. 通过计算火羽流和细水雾的动量, 确定了细水雾熄灭K类火的临界雾滴速度v_wy. 研究表明, 细水雾具有较好的降温作用, 可快速扑救K类火, 抑制复燃, 为细水雾用于K类火灾防治提供了科学的参考依据.     

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．     

三氟甲烷抑制CH4/O2低压预混平面火焰的实验研究

利用同步辐射分子束质谱对三氟甲烷抑制下的CH₄/O₂低压预混平面火焰的燃烧生成组分进行了实验测量, 通过选择性探测燃烧自由基与反应中间体, 初步研究了三氟甲烷(CF₃H)的化学灭火动力学. 结果表明, 同步辐射分子束质谱方法能够广泛探测到灭火剂作用下的燃烧生成组分, 尤其是反应中间体与自由基. 三氟甲烷灭火剂(CF₃H)在火焰预热区内完全参与反应, 生成了CF₃和CF₂等含氟中间体, 并且CF3将作为主要组分继续参与火焰主反应区内的抑制过程. 由三氟甲烷(CF₃H)生成的主产物氟化氢(HF), H－F键能远大于H－Br键能, 因此十分稳定, 不会参与类似的溴化氢(HBr)对燃烧自由基OH和H的清除反应, 这是造成三氟甲烷(CF₃H)灭火性能低于传统含溴哈龙灭火剂的主要原因.     

细水雾抑制气体火焰的实验

通过改进wolfhard-parker燃烧器，和对细水雾灭火时不同机理作用的分离实验研究，探讨了在灭火时水雾的蒸发潜热吸热作用、热容吸热作用以及稀释氧气作用在抑制气体扩散火焰方面的相对贡献．实验结果表明，细水雾抑制气体火焰是其稀释氧气、蒸发潜热吸热和热容吸热作用共同作用的过程，且潜热吸热作用比热容吸热作用更明显．在卷吸作用下，可以有更多的细水雾到达火焰内部，因而其对火焰内部温度的影响比水蒸气更大．