全氟己酮灭火剂临界灭火浓度测试研究

基于质量守恒原理,建立适用于液态灭火剂的改进型杯式燃烧器实验装置,并通过实验测试和理论计算,研究全氟己酮灭火剂对乙醇的临界灭火浓度。结果表明,灭火剂流量与蠕动泵转速呈线性关系,当蒸发器初始温度为90℃时,可确保不同流量下的全氟己酮快速汽化,进而实现灭火剂的连续稳定输送。全氟己酮对乙醇燃料的临界灭火浓度为5.6%,且受空气流量影响小。

DMMP对惰性气体及全氟己酮临界灭火浓度的影响

甲基膦酸二甲酯(Dimethyl Methylphosphonate,DMMP)是一种高效的阻燃剂,但是DMMP直接与气相火焰相互作用时,却反而具有助燃效果。研究人员还发现,低浓度的DMMP可以显著提高CO2的灭火效果,DMMP与CO2具有协同灭火效果。为提高现有灭火技术的灭火效果,利用DMMP作为添加剂,研究DMMP对典型灭火介质临界灭火浓度的影响。首先在杯式燃烧器中开展了DMMP与同轴扩散火焰的相互作用实验,获取了火焰高度、火焰宽度等火焰特征参数,分析了DMMP作用下的火焰燃烧强化现象;然后开展了DMMP对N2、Ar、He、全氟己酮4种灭火介质灭火效果的影响实验,获取了混合气体的临界灭火浓度,研究了DMMP与典型灭火介质的协同灭火效果。实验结果表明:DMMP具有助燃作用,添加DMMP后火焰高度变大;DMMP能够提高惰性气体N2、Ar、He的灭火性能,当DMMP浓度为1.9%时,可提高N2、Ar、He的灭火性能分别为50.0%、48.02%、47.17%,但DMMP提高惰性气体灭火性能没有明显的选择性;DMMP不能提高全氟己酮的灭火性能,反而会抑制其灭火性能,且随着DMMP浓度的不断增加,全氟己酮的临界灭火浓度不断增加。

含添加剂细水雾临界灭火浓度的实验研究

利用同轴流动燃烧装置(Cup Burner)对含有不同金属氯化物细水雾熄灭酒精火的临界灭火浓度进行了测量,实验时保持不变的空气流量,通过调节特赛(TSI)雾发生装置流量开关,逐步增加空气来流中的细水雾含量,同时调节循环泵的流量保证酒精燃料燃烧消耗量,利用电子天平测量燃料供给杯总重量的变化间接获得酒精的燃烧速率.结果表明:细水雾临界灭火浓度随着添加剂类型呈不同幅度的减少;加入添加剂的细水雾灭火性能按照质量比从小到大排序为:CaCl2,NaCl,KCl,FeCl2;细水雾临界灭火浓度随添加剂含量的增加而减小,减小幅度与添加剂的类型有关,对于NaCl,减小幅度与添加剂含量基本成线性关系,但对FeCl2添加剂,细水雾临界灭火浓度的减少幅度则是非线性;向细水雾中加入金属盐类添加剂应根据金属离子的类型,选择适当的含量配比,以保证充分发挥金属化合物的化学灭火作用.

超细水雾熄灭甲烷火焰的临界灭火质量浓度

利用发展的临界灭火质量浓度预测模型,分别在1600K和1700K两种燃烧极限温度下对超细水雾和水蒸气的临界灭火质量浓度进行计算,并采用FLUENT软件开展具有详细化学反应的数值模拟.模型采用1600K得出的理论结果与模拟结果、前人实验结果均较为接近;通过对比理论结果与模拟结果,发现超细水雾冷却在灭火作用中的效果稍高于水蒸气,但却远低于水;模拟发现在火焰温度降低到1600K以下时,才可实现稳定灭火,这对于消防工程中火焰熄灭温度的选取具有一定理论指导作用.

BTP-N_2复合气体配比优化及灭火临界条件研究

为了考察一溴三氟丙烯(简称BTP)与氮气(N2)所形成的复合灭火介质的复合比以及不同复合比下的临界灭火条件,开展了以下工作:首先,基于多组分分压原理,探讨了BTP-N2预混技术的可行性;其次,基于燃烧学和气体运动学理论,提出了BTP与N2复合灭火介质的灭火临界条件预测理论模型;再次,依据卤代烷灭火介质的特点和灭火机理,构建了临界灭火试验平台,对不同BTP和N2复合比下的复合气体灭火介质进行灭火临界条件研究;最后,通过实验结果修正和完善预测理论模型。结论:BTP-N2复合灭火介质的灭火临界条件理论值与实验值吻合性较好,因此该预测模型能很好地对复合卤烃灭火介质的临界灭火条件进行估算,为研究卤烃气体与惰性气体复合灭火介质的灭火机理及研发高效清洁灭火介质奠定了基础。

全氟三乙胺和全氟己酮混合气体的灭火效果研究

全氟己酮是一种新型的哈龙替代灭火介质,但是研究人员发现全氟己酮在低浓度时具有助燃效果,未通过美国联邦航空局气溶胶爆炸实验(FAA-ACT)。为抑制全氟己酮的助燃效果,采用混合气体的方法,引入全氟三乙胺作为全氟己酮的协同灭火介质。首先利用杯式燃烧器研究不同浓度全氟己酮作用下的火焰高度、火焰宽度,并获取其临界灭火浓度;以火焰高度和火焰宽度作为助燃现象的判据,实验结果表明全氟己酮浓度为3.00%(占氧化剂体积分数,下同)左右时助燃现象最为显著,临界灭火浓度为5.80%。为研究全氟三乙胺抑制全氟己酮助燃现象的效果,在保持全氟己酮浓度3.00%不变的条件下,逐渐增加全氟三乙胺的浓度,获取火焰高度、火焰脉动频率和混合气体的临界灭火浓度变化趋势;结果表明全氟三乙胺对全氟己酮的助燃现象有抑制作用,且预测全氟三乙胺单独作用下的临界灭火浓度约为4.86%。全氟己酮和全氟三乙胺的混合灭火气体中,全氟三乙胺占灭火剂体积分数超过10.00%后,全氟己酮和全氟三乙胺具有较好的协同灭火效果。

一溴三氟丙烯-氮气复合灭火介质灭火性能研究

考察了一溴三氟丙烯(简称BTP)与氮气(N_2)复合灭火介质的灭火性能。基于多组分分压原理论述了预混技术的可行性和喷头初始压力对复合灭火介质灭火性能的影响,然后通过协同作用理论模型研究了一溴三氟丙烯与氮气复合灭火介质的协同作用。通过临界灭火试验平台研究了不同比例BTP-N_2复合灭火介质的灭火临界条件,通过喷头释放压力对复合灭火介质影响试验平台分析喷头压力对同比例复合灭火介质灭火性能的影响规律。结果表明,BTP-N_2复合灭火介质的灭火过程中存在协同效应;同比例下的BTP-N_2复合灭火介质,喷头压力与释放量及灭火时间呈负相关性。

基于cup burner的含铁基添加剂超细水雾灭火有效性分析

针对典型的液体燃料(乙醇和正庚烷)油池火焰,在自行搭建的实验台上对含铁基添加剂的超细水雾的临界灭火浓度进行测量,定量评价其灭火性能。为深入分析铁基添加剂的灭火机理,基于密度泛函理论,对铁氧化物与H自由基反应产物的结构进行优化计算。研究表明:二茂铁与硫酸亚铁添加剂均能使超细水雾的临界灭火浓度呈现不同程度的降低,并且存在最佳浓度。二茂铁与硫酸亚铁的质量分数分别为0.01%和1%时,灭火效果最好;含铁基添加剂细水雾灭乙醇火的效果好于正庚烷火。铁氧化物与H自由基反应生成的Fe(OH)_2是一种活性催化物质,能够通过链式反应消去H自由基。

含KCl和K2CO3超细水雾熄灭乙醇火焰实验研究

使用氯化钾和碳酸钾作为超细水雾添加剂,纯水超细水雾作为对照,无水乙醇、90%乙醇和75%乙醇作为燃料,采用改进的Cup burner装量,获取超细水雾临界灭火浓度,分析灭火过程。实验表明,随着酒精度数升高,含钾盐超细水雾熄灭乙醇火焰的临界灭火浓度也逐渐升高,并且含碳酸钾超细水雾的灭火效果稍好于含氯化钾超细水雾。

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.