双流体细水雾流体压力对细水雾粒径影响规律

针对双流体雾化方式产生的细水雾,研究了低压状态下双流体产生的细水雾雾滴粒径分布,实验中测量不同流体压力下的细水雾雾滴粒径,结果表明:双流体细水雾可以替代高压状态下实现雾滴粒径小于200μm的1级细水雾的效果。在改变双流体压力过程中,当气压一定,液体压力逐渐减小时,细水雾雾滴粒径出现逐渐增大趋势;当液体压力不变,气体压力逐渐增大时,细水雾雾滴粒径逐渐减小。

城市地下综合管廊电缆火灾低压细水雾灭火效能研究

为了研究城市地下综合管廊电缆火灾低压细水雾灭火的有效性、明确影响低压细水雾灭火效能的关键因素,搭建了缩尺寸综合管廊低压细水雾灭火试验平台并开展了灭火试验。试验结果表明,低压细水雾能够快速有效地扑灭综合管廊电缆火灾,灭火时间最快为7 s,在启动灭火系统后50 s即可将管廊内部最高温度从650℃降至40℃。压力与喷头流量系数的改变对低压细水雾灭火效能影响较大,灭火时间分别最多缩短75.0%和66.7%,平均降温速率最高为8.2℃/s和7.43℃/s;喷头间距的改变对灭火效能影响相对较小,灭火时间最多缩短47.3%,平均降温速率最高为6.1℃/s。

高原低压环境对细水雾灭火有效性影响研究

为探究高原低压环境对水雾灭火效能的影响,开展了不同环境压力下细水雾雾场特性试验和灭火试验,研究了高海拔低气压环境条件对喷雾特性的影响,揭示了低压环境下细水雾的灭火机制。研究表明:在高原低压环境下,喷头雾锥角不变,增大喷头流量系数K,相同工作压力下低压地区的水雾流量更大。与常压相比,空气密度随着压力的降低而减小,水雾在喷出喷头时与周围空气的相互作用减弱,导致水雾粒径增大。通过灭火试验验证了低压环境下在不改变稀释隔氧作用的前提下,细水雾提高了对高温燃料表面的冷却效果。因此,细水雾在低压环境下的灭火效能更好。

某客滚船低压水雾灭火系统设计

本文以某客滚船为例,介绍低压水雾灭火系统的组成及保护分类、系统水量估算方法、系统满足客船安全返港要求的布置特点以及设计过程碰到的有关问题。

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。

中低压细水雾灭火技术的设计与应用

济钢冷轧工程的地下液压站、油库和电气地下室等部位的消防设计采用中低压细水雾灭火系统。结合工程设计介绍了细水雾灭火系统的灭火机理、工艺流程、系统组成、控制方式以及灭火特点。

低压细水雾控制高架仓库实体火灾的实验研究

高架仓库的建筑和储存特点导致其火灾危险性远大于普通仓库,因此高架仓库的消防系统设计研究日益受到重视。目前,高架仓库主要采用的是ESFR自动灭火系统,细水雾灭火系统的应用还较少。通过低压细水雾灭高架仓库实体火灾的实验,记录喷头工作压力、实验点火时间、开始喷水时间、灭火时间及燃烧物的损失量,分析温度、热辐射强度以及喷头流量数据。结果表明:在限定的仓库高度以及货架高度条件下,低压细水雾灭火系统能够有效保护高架仓库,且较其它水喷淋灭火系统用水量少,造成货物的水渍损失小。

低压环境对高压细水雾雾滴粒径影响的实验分析

为揭示环境压力降低对高压细水雾性能的影响,通过搭建高压细水雾实验平台测量了常压、低压环境下高压细水雾的喷雾流量及雾滴粒径,研究了环境压力的变化对高压细水雾喷雾流量和雾滴粒径的影响问题。实验结果表明:环境压力降低对高压细水雾性能影响较大。在喷嘴流量系数K=3.4、额定工作压力分别为4、6、8、10、12 MPa下,且环境大气压力为60 kPa时,高压细水雾的喷雾流量从常压(101 kPa)下的0.500、0.652、0.770、0.880、0.958 m^3·h^-1增加至0.515、0.685、0.812、0.975、1.073 m^3·h^-1,增长率分别为3%、5.1%、5.5%、10.8%、12%;相同情况下,高压细水雾的雾滴粒径从常压(101 kPa)下的292.6、280.8、255.9、253.9、252.9μm增加至336.9、291.6、277.2、266.9、254.4μm,增长率分别为15%、3.8%、8.3%、5.1%、0.6%。得出低压环境下高压细水雾的喷雾流量和雾滴粒径都将增大。可见在低压环境下高压细水雾仍然具有良好的灭火性能。

低压含KCl细水雾抑制船舶油池火特性试验研究

为探究低压含氯化钾(KCl)细水雾抑制庚烷油池火的有效性,基于1. 5 m×1. 5 m×1. 0 m封闭舱室平台,开展不同KCl质量分数(5%、10%、15%、20%)的低压细水雾(0. 2~0. 6 MPa)抑制庚烷油池火焰特性试验,分析不同KCl质量分数、不同喷射压力下庚烷质量损失速率及火焰高度的变化。结果表明:低压纯水细水雾可强化油池火焰燃烧,含KCl添加剂低压细水雾能有效抑制油料火的发展,其中0. 6 MPa压力下20%质量分数KCl溶液灭火效果最好。KCl溶液质量分数的增加,可降低庚烷平均质量损失速率,使火焰高度整体下降;喷嘴压力的升高,同样可降低燃油平均质量损失速率,缩短火焰波动时间,使燃烧提前进入衰减阶段。

含氯化钾低压细水雾抑灭正庚烷池火性能

为探究KCl(氯化钾)添加剂对低压细水雾抑灭性能的影响,在1 m^3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低压细水雾灭直径为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。KCl添加剂能显著强化低压细水雾的抑灭性能。

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。

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。

大型民机货舱水基哈龙替代抑灭火技术研究进展

依据飞机货舱哈龙替代灭火技术发展趋势和高效灭火重大科技需求,首先阐述了机载细水雾灭火系统的组成及功能,分析了兼容机载供水供氮系统的低压双流体细水雾技术优势;其次综述了低压双流体细水雾喷头研发的技术路线、工况环境和喷头结构对细水雾雾场特性的影响,以及低压双流体细水雾的灭火效能和灭火机理;最后回顾了近年来国内外研究机构在飞机货舱中开展的全尺寸试验验证。基于此,提出对于新一代机载细水雾灭火系统,应强化货舱通风条件对细水雾雾场特性及灭火有效性影响的研究、低压环境下细水雾灭火有效性研究、不同特性细水雾灭火有效性研究,以及低压双流体细水雾持续灭火有效性研究。

低压细水雾在公路隧道火灾防控中的试验研究

为验证"低压细水雾灭火系统"对隧道初期火灾发展和传播的抑制效果,在云南省昭会高速公路邱家垭口隧道内开展低压细水雾灭火系统实体火灾试验。通过隧道内有关温度场和烟气场的测量,对低压细水雾灭火系统在隧道火灾中抑制和扑灭火灾、降低火场温度以及净化火源附近空气的能力进行研究。试验结果表明:在隧道风速不大于3 m/s的情况下,低压细水雾灭火系统开启后,火焰得到控制,火源附近的温度迅速降低,CO体积分数达到峰值后快速下降,O_2体积分数在试验过程中始终保持在21%左右,能够确保公路隧道的消防安全和人员逃生安全。

含NaCl低压细水雾抑制受限空间油池火研究

针对高压细水雾灭火系统在抑制船舶油料火灾过程中的强化燃烧及设备布置空间大等缺点,利用1.5 m×1.5 m×1.0m封闭舱室平台,以正庚烷为燃料,实验研究不同NaCl质量分数(5%、10%、15%、20%)添加剂的低压细水雾(0.2~0.6 MPa)抑制油池火特性。分析了细水雾灭火过程中的燃烧状态、火焰温度和灭火时间。结果表明:在压力为0.4、0.6 MPa下的细水雾,灭火时间随着NaCl质量分数的提升大致呈"V"型规律;在相同的NaCl质量分数下,压力越高,灭火效果越好,时间最短为35 s。

新型低压细水雾喷头设计与优化

本文介绍了细水雾喷头雾化机理,并针对传统细水雾喷头存在的雾化锥角较小、压力较高、保护半径过小的缺点,设计了一种新型低压细水雾喷头.该喷头创新采用了混合旁通管设计和气泡雾化技术相结合的方案,同时在喷头末端配多规格喷嘴、防尘罩、玻璃球等配件.应用连续性方程、动量守恒方程和k-ε湍流模型方程,通过计算流体动力学软件分别进行了单相流和两相流的二维流动数值模拟.模拟结果表明,大约20s后流体趋于稳定,模拟得到喷头腔内到喷嘴处压力渐弱,从0.8MPa衰减到0.1MPa,水雾速度由6m/s加速到大约60m/s,雾化锥角超过15°.结合该喷头结构进行分析,表明该喷头相对传统低压细水雾喷头具有雾化锥角大、作用半径大、轴向动量充足的优点.

货舱低压环境下细水雾抑灭航空煤油池火有效性

民机飞行过程存在的低压环境对货舱火灾防控与安全带来一定挑战。该文基于全尺寸低压模拟舱初步开展了货舱低压环境下细水雾抑灭大尺度航空煤油表面池火的有效性研究。结果表明:无细水雾时,随着环境压强降低,池火质量损失速率、火焰温度和辐射热通量均降低,而火焰高度增加;初始环境压强为76 kPa时,点火之后舱内压强快速增加,过压值达到16.7 kPa,这增加了舱体结构和通风系统失效的风险。而有细水雾作用时,随着环境压强降低,雾滴粒径减小,燃烧速率降低,火焰熄灭时间明显缩短,但有限喷雾通量难以快速熄灭大尺度火灾;此外,舱内空间温度和辐射热通量均有所降低,如初始环境压强76 kPa时火焰上方顶棚附近最大温降达到150℃。

低压细水雾灭火系统在隧道火灾中的灭火性能研究

本文在云南省安楚公路芹菜塘1号隧道内开展了全尺寸现场模拟火灾实验,验证低压细水雾灭火系统在公路隧道火灾中的控火能力。实验证实,针对隧道中1m×2 m油池火、2 m×2 m油池火、4 m×4 m油池火,在隧道的通风良好的情况下,低压细水雾灭火系统开启后可以有效降低隧道内的环境温度以及火源周围CO浓度。