冷激波灭火弹的灭火机理及应用研究

为了提高消防人员的安全,突破现有消防条件的限制,实施远程控火、灭火,本文提出一种新的灭火装置:冷激波灭火弹——爆炸冲击波与灭火介质相互作用破坏火场稳定燃烧条件,从而实现控火、灭火的目的。本文从理论方面介绍了冷激波灭火弹的灭火机理,并辅以相应的实验验证了冷激波灭火弹灭火的可行性、实用性。

冷激波灭火系统扑灭明火现象的机理研究

对冷激波灭火系统的明火扑灭过程进行了阐述,并对过程中各种火焰现象进行了理论分析。实验采用高速摄像机对冷激波灭火系统扑灭湍流扩散火焰的过程进行了拍摄,通过对图片进行分析,发现冷激波灭火系统扑灭明火的过程是一个多重机理相互作用的过程,在整个灭火过程中,各种机理具有明显的矛盾性、层次性、主次性和叠加性。

冷激波灭火系统中激波对灭火效果和周边环境的影响

为了评估冷激波灭火弹爆炸后形成的激波对灭火效果和周边环境的影响,建立了一套纹影实验装置。通过纹影实验,观察了小尺寸下不同灭火介质爆炸抛撒后激波的形成和传播,并推算了冷激波灭火弹爆炸后油盆边缘附近的波后质点速度。观察发现,水基灭火介质爆炸抛撒后没有形成激波;而粉基灭火介质尽管爆炸抛撒后形成激波,但在油盆边缘附近激波强度较弱,波后质点速度小。与介质抛撒引起的可燃气体介质运动相比,激波对加快可燃气体介质运动的影响可以忽略。最后,通过高速摄影实验验证了激波对灭火效果的影响是可以忽略的。因此,冷激波系统中,激波对灭火效果和周边环境的影响是可以忽略的。

粉系冷激波灭火弹内壁处压力研究

为了研究冷激波灭火系统壳体破碎和灭火介质爆炸抛洒初期的运动规律,首先需要了解冷激波灭火弹内壁处的压力峰值情况。根据量纲分析、力学结构及爆炸实验,研究了不同尺寸、不同药量下粉系冷激波灭火弹内壁处压力的变化规律。结果表明:粉系冷激波灭火弹内壁处的压力峰值与装药量和弹体直径有关;内壁处压力波形为矩形,当弹体内径为104mm时,内壁高压持续时间大于100μs,当弹体内径为220mm时,内壁高压持续时间大于200μs;同等弹体直径下,粉系灭火介质的比药量比水系灭火介质的比药量大。由于介质压缩能耗较大,建议采用更细的纳米级粉体或预压缩的粉团作为粉系冷激波灭火弹的灭火介质。