表面活性剂对含盐双流体细水雾灭火效能的影响

为探究不同类型表面活性剂对含盐双流体细水雾灭火效能的影响,选用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB35)、烷基糖苷(APG0810),从灭火时间、冷却效果、CO浓度峰值三方面开展表面活性剂对含盐双流体细水雾灭火效能影响研究。结果显示:在空气环境下,3种表面活性剂可以有效缩短含盐类添加剂细水雾灭火时间,从而降低其灭火过程中的CO浓度峰值,但同时由于其液滴粒径减小,容易受到湍流影响,导致其冷却效果相比含单一盐类添加剂细水雾有所降低。在CO_(2)环境下,由于CO_(2)比定压热容较小,表面活性剂在对含单一盐类添加剂细水雾改性后分别存在灭火时间微幅缩短和灭火时间延长的实验现象,并且相比含单一盐类添加剂细水雾,其灭火过程中的CO浓度峰值有所增大,冷却效果也有所降低。研究结果将为防治醇基燃料火灾提供参考。

低压双流体细水雾抑制锂离子电池热失控研究

利用自主设计的实验平台,采用加热棒模拟锂电池外部过热场景,分别在95、80、60 kPa的环境压力下对18650型锂电池热失控表面温度和CO体积分数变化进行对比,探究低压双流体细水雾对锂电池热失控的抑制效果。结果表明:低压双流体细水雾可在低雾化压力下产生较小的雾滴粒径,并能有效抑制锂电池热失控与热传播,减少CO生成量;雾化压力为1.2 MPa时产生的细水雾雾滴粒径最小,冷却效果最好。随着环境压力降低,细水雾的抑制效果下降。可考虑使用惰性气体作为雾化气体,增强灭火效果。

低压环境下氮气-水低压双流体细水雾抑灭油池火

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0.4 MPa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。

气液流量对低压双流体细水雾雾场特性的影响

由于对民机货舱中不同气液流量的低压双流体细水雾研究较少,且对单个喷头雾通量和雾动量的定量、定性分析不够完善,还需设计开展实验进行更深入的研究。参考美国联邦航空管理局(简称“FAA”)制定的相关标准,设计并搭建飞机货舱低压双流体细水雾实验平台,主要包括FAA全尺寸飞机货舱、低压双流体细水雾系统。采用的喷头与常规的喷头有所不同,喷出的细水雾是一个圆形平面,具有优良的弥散性和滞空性。实验中采用马尔文粒径分析仪结合Spraytec软件测量不同气液流量下的细水雾雾滴粒径,发现当气体流量从250 L/min增加至350 L/min、液体流量保持0.5 L/min不变时,细水雾雾滴粒径从130μm降低至95μm;当液体流量分别为0.75 L/min和1.0 L/min时,粒径大小分别从161μm降至110μm,从201μm降至142μm。根据美国防火协会的标准,采用量杯收集法测量得到不同气液流量下的雾通量,发现单独增加气体流量或液体流量,其雾通量都会增加。当气体流量为350 L/min、液体流量为1.0 L/min时,雾通量达到最大值,为0.255 L/(min·m^(2))。利用粒子图像测速仪的高速摄像机拍摄喷雾照片,测量雾滴速度,结果显示,在3种不同的液体流量工况下,随着气体流量从250 L/min增加至350 L/min,对应的雾滴速度均近似以0.04的增长率上升,最小值为8.5 m/s,最大值为16.0 m/s。在假设细水雾雾滴形状为球状时,雾动量关系式由雾滴质量与速度的乘积得到。选取雾滴速度最大值代入公式,得到单个雾滴在不同气液流量下的雾动量变化曲线,发现当气体流量为250 L/min、液体流量为1.0 L/min时,单个雾滴动量达到最大值,为3.6×10^(-8)kg·m/s。通过实验研究不同气液流量对低压双流体细水雾雾场特性的影响,得出以下结论:当液体流量不变,气体流量从250 L/min以25 L/min的变化率增加至350 L/min时,雾滴粒径和雾动量逐渐减小,而雾滴速度和雾通量逐渐增加;当气体流量不变,液体流量从0.5 L/min以0.25 L/min的变化率增加至1.0 L/min时,雾滴粒径、雾动量和雾通量均逐渐增大,而雾滴速度逐渐减小。对于单个雾滴,雾动量取决于雾滴粒径的大小;而对于喷头喷出的所有雾滴,雾滴速度决定了整体雾动量的大小。今后课题将进行细水雾灭火实验,探究达到最佳灭火效果的气液流量。结论可用于飞机货舱细水雾灭火系统的设计与改进,为飞机防火系统一些参数的设置提供了实验和理论基础。

含复合添加剂N2-双流体细水雾抑制乙醇火焰强化研究

细水雾扑灭油池火初期会出现火焰强化现象,这在一定程度上影响了细水雾灭火技术的安全性。本文研究了含复合添加剂N2-双流体细水雾对乙醇火的灭火有效性,从火焰温度、灭火时间和燃烧场流场结构特征三个方面,分析其对细水雾灭火火焰强化现象的抑制作用。实验结果表明:四种工况灭火效率从高到低分别为含KQ溶液N2-双流体细水雾>N2-双流体细水雾>含6%氟表面活性剂N2-双流体细水雾>Air-双流体细水雾;在含复合添加剂KQ溶液N2-双流体细水雾作用下,火焰强化现象几乎消失,同时表现出良好的控火效果,其原因是N2作为驱动气体则能预先稀释燃烧室内可燃气体浓度,降低火焰燃烧速率;而在氟表面活性剂与金属钾盐添加剂耦合作用下,有利于降低雾滴粒径,加快细水雾的蒸发与金属K离子的析出,从而提高了化学灭火和物理灭火作用。因此,KQ溶液N2-双流体细水雾灭火效率和控火能力大大提高。研究结果将为提高细水雾灭火技术的安全性提供指导。

单、双喷头细水雾对正庚烷池火灾的抑制作用

为了研究单、双喷头细水雾抑灭正庚烷池火灾的效能和机理,在半体积飞机模拟货舱中开展了单、双喷头细水雾雾滴粒径测试和抑灭20 cm正庚烷池火灾的实验研究。结果表明,双喷头细水雾协同工作会导致雾滴之间相互碰撞发生二次破碎,有助于雾化效果的提升。通过对燃料表面温度、火焰区平均温度和舱内氧气浓度的测量和计算,对比分析了单、双喷头细水雾抑灭火的主导机理。结果表明,单喷头细水雾灭火的平均时间为283.14 s,耗水量约为3.54 L,燃料表面冷却是其抑灭火的主导机理。双喷头细水雾灭火的平均时间为212.22 s,耗水量约为5.31 L,火焰冷却是其抑灭火的主导机理。