基于杯式燃烧器测试系统的灭火性能评价研究进展

杯式燃烧器试验是消防领域用于测定气体灭火剂最小灭火浓度的经典方法。自哈龙灭火剂被淘汰以来,哈龙替代物经历了不同相态的发展,促使杯式燃烧器测试系统进行相应的改进,同时基于杯式燃烧器测试系统的灭火性能评价研究也在不断拓展。综述了国内外杯式燃烧器测试系统的使用和改进研究,重点介绍了适用于气相、液相、固相和复合相灭火剂的杯式燃烧器测试系统和测试方法,分别对气相、液相、含添加剂细水雾、干粉、复合灭火剂的灭火效率进行了总结和分析,综述了各相态灭火剂灭火性能评价研究。未来,杯式燃烧器测试系统仍将不断被改善,在灭火剂筛选和灭火性能评价等方面将发挥更重要的作用。

硫磺粉尘爆炸特性研究

为研究硫磺粉尘爆炸危险性,采用哈特曼管式爆炸测试装置与20L球爆炸测试装置对常温常压下不同粒径的硫磺粉尘爆炸特性参数进行了测试和评估,得到了不同粒径硫磺粉尘的最小点火能、爆炸下限质量浓度和爆炸指数,根据实验结果对硫磺粉尘危险性进行了分级.结果表明,70～850 μm不同粒径的硫磺粉尘最小点火能在0.144～125 mJ,且随着粒径的减小而降低;45～375 μm不同粒径的硫磺粉尘爆炸极限质量浓度在15～20 g/m3,且随着粉尘粒径的减小而降低;45～375 μm不同粒径的硫磺粉尘最大爆炸指数在34.46～39.87 MPa· m/s,且随着粒径的减小而增大,其粉尘爆炸危险性等级为St3.

K_2C_2O_4溶液抑制甲烷-空气扩散火焰试验研究

为研究含草酸钾(K2C2O4)细水雾的灭火效能,用改进的杯式燃烧器开展灭火试验。通过超声雾化系统将K2C2O4溶液雾化,在空气流量为40 L/min条件下,以协流的方式进入火焰区,测定不同浓度K2C2O4细水雾抑制甲烷火的最小灭火浓度(MEC)。应用差示扫描量热仪(DSC)测定溶液比热容,得到溶液比热容与温度的一般关系。结合灭火的热机理,量化不同浓度的K2C2O4溶液灭火剂的物理和化学作用。结果表明,K2C2O4可显著提高纯水的灭火效率,且K2C2O4的质量分数为2%时,化学灭火作用最好,K2C2O4对灭火效率的影响取决于增加的化学作用和降低的纯水蒸发能力之间的竞争关系。

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.

环境因素对细水雾灭火效能的影响

基于大型气相动力学软件包CHEMKIN,利用PSR模型对细水雾抑制熄灭甲烷/空气浮力扩散杯式燃烧器火焰的最小灭火浓度进行计算,通过改变模型参数,分析环境温度、相对湿度和大气压强对细水雾最小灭火浓度的影响。结果表明:PSR模型对于预测惰性气体灭火剂的最小灭火浓度具有一定优势;细水雾最小灭火浓度随环境温度和大气压强的增加而增加,随相对湿度的增加而降低。

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。

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。

含氟烯烃HFO-1336mzz(E)的协同灭火效应研究

基于燃烧杯实验获得的火焰高度、火焰温度及火焰形态等参数,探究了反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(HFO-1336 mzz(E),以下简称1336)与N_(2)、六氟丙烷的协同灭火作用。在1336/N_(2)的灭火过程中,1336体积分数小于15%时为正协同作用,最佳配比为5%∶95%。1336/六氟丙烷所有比例均为正协同作用,最佳配比为87%∶13%。六氟丙烷在一定程度上会增加火焰高度,并提高火焰温度,这是因为六氟丙烷的化学反应提供了额外的热量。

燃烧持续时间法测试粉尘爆炸下限的试验研究

为提高粉尘爆炸下限浓度(MEC)测试的可靠性,提出基于燃烧持续时间法的测试方法。在理论分析粉尘火焰传播速度与粉尘浓度关系的基础上,利用20 L爆炸球开展试验,研究燃烧持续时间在不同点火能量、粉尘粒径、粉尘浓度条件下的基本变化特征,并对比以燃烧持续时间与爆炸压力为判据获得的MEC的试验结果,验证以燃烧持续时间法测试MEC的可行性。结果表明:燃烧持续时间本质上表征爆炸动力学特征,其低浓度下的最大值对应的浓度即粉尘MEC;利用燃烧持续时间法判断得到的可燃粉尘MEC与现行压力基准测试方法的结果具有较好的一致性,且该方法稳定性更好、试验结果更准确。

非真空存储条件对铝粉粉尘爆炸下限浓度的影响（英文）

非真空存储条件对铝粉粉尘爆炸特性有较大的影响。本文选取真空包装的球状铝粉和片状铝粉为研究对象,采用20 L球测试装置研究拆封后铝粉放置于干燥器时间的不同对其爆炸下限浓度(Minimum explosible concentration, MEC)的影响。结果表明,刚拆封后球状铝粉和片状铝粉的爆炸下限浓度均为 30 g/m^3 。随着存储时间的增加,铝粉逐渐被氧化,两种铝粉的爆炸下限浓度均呈现逐渐增大的趋势。此外,由于球状铝粉的比表面积更大,氧化程度较片状铝粉更为明显,因此存储时间对球状铝粉爆炸下限的影响更为显著,最终铝粉表面生成一层氧化膜,对铝粉的进一步氧化起到一定的保护作用。存储9-12个月,片状铝粉和球状铝粉的爆炸下限浓度分别稳定在50 g/m^3和60 g/m^3。