细水雾抑制熄灭木材火焰的小尺度实验研究及简化模型

细水雾灭火技术以其环保性好、灭火迅速、耗水量低、破坏性小以及适用面宽等特点 ,已成为国际火灾领域关注研究的热点。以此为工程背景 ,开展了细水雾抑制熄灭木材火焰的小尺度模拟实验研究。利用热电偶测温系统、数码摄像机等仪器测量了细水雾作用前后燃烧场的变化特征。结果表明 :预燃时间、喷雾气压、细水雾作用时间等参数对灭火过程有显著影响。细水雾抑制熄灭木材火焰的主要机理是燃料表面冷却效应。从传热的角度建立的木材表面冷却模型与实验结果吻合较好     

惰性气体结合细水雾抑制锂离子电池燃烧试验研究

为研究锂离子电池热失控过程中的相关特性,在细水雾基础上加入惰性气体进行抑制锂离子电池火灾试验。选取荷电状态为0%、50%、100%的磷酸铁锂电池分别在空气、N_2、CO_2气体环境中研究热失控特性;在热失控研究基础上,利用细水雾喷射装置开展锂离子电池热失控灭火试验,对比分析锂离子电池热失控爆发时间、温度变化、灭火时间等参数。结果表明:锂离子电池热失控经历鼓包破阀、初期喷火、稳定燃烧、火焰衰减、火焰熄灭、火焰复燃阶段; N_2、CO_2均能降低锂离子电池燃烧温度,减弱爆炸强度,CO_2与纯水细水雾抑制锂离子电池燃烧效果优于N_2与纯水细水雾,证明惰性气体与细水雾对锂离子电池火灾的协同抑制作用。     

含添加剂细水雾熄灭煤层钻孔瓦斯火的有效性

在瓦斯抽放钻孔的钻进过程中,由于钻头、钻杆与周围煤壁的摩擦升温,会发生瓦斯火灾.为了预防与控制煤矿瓦斯燃烧火灾,采用细水雾灭火技术和自制的钻孔瓦斯火试验系统,在0.4 MPa、0.6 MPa和0.8 MPa下,选择5种配方的含添加剂细水雾,对瓦斯抽放钻孔火灾进行了灭火有效性研究,主要考察了施加细水雾前后瓦斯火焰温度、燃烧强度和灭火时间的变化.结果表明,在清水中添加化学添加剂后,使细水雾熄灭瓦斯火的有效性大大提高,在0.4 MPa下,清水细水雾不能熄灭的钻孔瓦斯火灾,使用添加剂2、3、4、5后,可以在32.4～70.3 s的时间内熄灭.升高压力,细水雾对瓦斯火的熄灭有效性提高,当压力为0.6～0.8 MPa时,含添加剂5的细水雾熄灭瓦斯火的时间比清水细水雾缩短76.1%～88.6%.在实际应用中,使用低压细水雾灭火系统,并选择合适的灭火添加剂配方,可有效防治钻孔瓦斯火灾.     

泡沫-细水雾对变压器油池火的冷却及热辐射阻隔特性研究

泡沫-细水雾在全尺寸变压器灭火实验中展现出高效灭火性能。纯水细水雾具有冷却效果好、热辐射阻隔能力强的特点,但添加泡沫灭火剂后对其冷却及热辐射阻隔特性的影响机制尚不明确。对泡沫-细水雾和纯水细水雾的冷却与热辐射阻隔特性进行了对比实验,并基于雾特性测试结果对相应性能的差异进行了分析。发现添加泡沫灭火剂后能降低水雾的粒径,从而令泡沫-细水雾的冷却和热辐射阻隔性能优于纯水细水雾。此外,泡沫灭火剂中的阻燃物质也是加速火焰熄灭的重要因素。研究结果可为变压器灭火系统选择、泡沫-细水雾系统工况参数优化等方面提供理论指导。     

受限空间脉冲细水雾灭火数值模拟

为研究脉冲细水雾灭火效果和灭火机理,采用FDS软件对连续和脉冲细水雾熄灭受限空间油盘火进行了数值模拟。通过模拟和理论分析确定了脉冲细水雾周期为8 s开启、8 s暂停,并设置了冷却和窒息两种灭火条件,对两种细水雾熄灭不同尺寸的柴油池火进行了研究。结果表明:连续细水雾无法熄灭直径15 cm和20 cm的小尺寸油盘火,对直径25 cm中尺寸油盘火的灭火机理为冷却,对直径为30cm和35 cm大尺寸油盘火的灭火机理为窒息;脉冲细水雾能够熄灭不同尺寸的油盘火,且灭火效率高,火焰熄灭均发生在喷头暂停喷水期间,灭火机理为水雾蒸发稀释氧气而窒息。     

含添加剂细水雾灭火性能评价方法探讨

采用正交实验设计方法,设计了含添加剂细水雾灭火有效性实验,大大减少了实验工作量;同时通过灭火时间、温度变化、烟气成分变化、火焰形状变化4个灭火有效性评价参数和添加剂的灭火效率、对环境的影响程度、价格、稳定性、对系统的腐蚀性5个主要性能参数,建立了含添加剂细水雾灭火剂性能的综合评价方法;结合具体实验运用综合评价方法对含添加剂细水雾灭火实验数据进行综合分析,得出其中的最优添加剂。提出的含添加剂细水雾灭火性能的综合评价方法,对研究细水雾灭火具有一定的理论指导意义和实际应用价值。     

标准受限空间内细水雾熄灭煤油火的实验和数值模拟

在3.0m×3.0m×2.8m标准受限空间内,采用煤油模拟池火,火灾功率设定为195kW,进行了一系列细水雾灭火试验。对灭火时间做了详细记录,并实验研究了灭火时间的重现性及其相关因素。采用M-9000燃烧分析仪对细水雾施加前后火灾烟气(如氧气、二氧化碳、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫)的浓度进行了在线测量。其结果表明:细水雾灭火系统熄灭煤油火的时间均在20s以内,灭火时间重现性保持在91.9%以内;施加细水雾后,氧气浓度降低,一氧化碳浓度升高,燃烧更加不完全。采用FDS模拟了细水雾熄灭煤油火,预测的温度场和灭火时间与实验结果吻合较好。     

细水雾雾强分布及灭火有效性实验研究

研究了系统压力变化对细水雾雾场分布的影响,定量表征了细水雾雾场分布特性。实验发现系统压力增大,细水雾总流量增大,细水雾分布向中心集中。通过改变燃料种类、系统压力、火源位置等条件,研究不同雾场强度下细水雾对不同燃烧模型的灭火有效性,实验发现在雾场强度较高的情况下,灭火效率很高,而在雾场强度较低的情况下,难以熄灭火焰。雾场强度较低时,细水雾对不同燃料的灭火效果不同,闪点较低的燃料容易强化燃烧,闪点较高的燃料燃烧会受到抑制。     

受限空间脉冲细水雾系统关键参数试验与数值模拟研究北大核心CSCD

为了研究脉冲细水雾的关键参数,采用FDS软件对不同周期的脉冲细水雾熄灭受限空间油盘火进行了数值模拟,分析了脉冲周期的优化设置、细水雾的灭火效果和灭火机理。根据模拟结果进行参数设置,建立了脉冲细水雾试验平台,对脉冲细水雾熄灭不同尺寸油盘火进行了试验研究,并与数值模拟结果对比。研究表明:脉冲细水雾的最佳周期应满足喷头开启时间接近雾滴降至燃料表面的时间,暂停时间接近雾滴的生存时间;脉冲细水雾能熄灭不同尺寸火源,其灭火效果优于连续细水雾,雾滴蒸发效率更高,灭火机理为水雾蒸发稀释氧气而窒息灭火。     

受限空间脉冲细水雾系统关键参数试验与数值模拟研究

为了研究脉冲细水雾的关键参数,采用FDS软件对不同周期的脉冲细水雾熄灭受限空间油盘火进行了数值模拟,分析了脉冲周期的优化设置、细水雾的灭火效果和灭火机理。根据模拟结果进行参数设置,建立了脉冲细水雾试验平台,对脉冲细水雾熄灭不同尺寸油盘火进行了试验研究,并与数值模拟结果对比。研究表明:脉冲细水雾的最佳周期应满足喷头开启时间接近雾滴降至燃料表面的时间,暂停时间接近雾滴的生存时间;脉冲细水雾能熄灭不同尺寸火源,其灭火效果优于连续细水雾,雾滴蒸发效率更高,灭火机理为水雾蒸发稀释氧气而窒息灭火。     

自然通风房间内细水雾与油池火作用的数值模拟

采用大涡模拟、混合物分数燃烧模型和欧拉-拉格朗日粒子运动描述法,对自然通风房间内细水雾与油池火焰作用过程进行数值模拟;探讨细水雾在火羽流的不同区域内的灭火机理;分析雾滴直径在自然通风条件下对细水雾灭火效果的影响。模拟结果表明:细水雾冷却热烟气层分为温度迅速降低和缓慢下降两个阶段;在间歇火焰区和浮力羽流区以及热烟气层主要发挥细水雾的蒸发冷却作用,在恒定火焰区则是蒸发冷却和隔氧窒息共同作用;着火区域封闭性较差时,直径较小的水雾系统的灭火效果较低。     

CO_2分析在含化学添加剂的细水雾灭火研究中的应用探讨

通过实验和计算证明CO2浓度分析是评价含添加剂细水雾灭火有效性的简单而有效方法。采用燃烧分析仪测定细水雾灭火实验过程中的CO2浓度,比较含不同添加剂细水雾和纯水细水雾在同一实验控制条件下的CO2浓度变化规律,利用CO2浓度变化规律判断含添加剂细水雾灭火的效率。根据上述规律,可从两方面比较细水雾的灭火效率:一是CO2的最高浓度。CO2达到的最大浓度小,则燃烧过程中的热释速率小或灭火时间短,说明细水雾抑制燃烧的效果较好。二是施加细水雾后CO2浓度变化率。CO2浓度变化率小,燃烧过程中的热释速率就小,说明细水雾抑制燃烧的效果较好。     

障碍物遮挡条件下细水雾与油池火相互作用的实验研究

障碍物影响下细水雾灭火有效性的研究具有重要的意义。研究了障碍物与火焰的相对位置、细水雾工作压力、喷头距离火焰垂直距离及水平距离等因素对灭火有效性的影响,以及细水雾作用下火灾烟气中一氧化碳、二氧化碳及氧气浓度的变化规律等。结果表明:高压细水雾可以有效扑救部分有障碍物遮挡的油池火,同时喷头距离火焰的水平距离和垂直距离也显著影响着细水雾的灭火速度;高压细水雾在灭火过程中火场的氧气浓度明显升高,二氧化碳和一氧化碳浓度明显降低;细水雾工作压力较低时,一氧化碳浓度反而有所增加。     

细水雾抑制熄灭K类火有效性的实验研究

本文通过全尺寸模拟实验研究了细水雾与K类火的相互作用，利用LDV／APV激光多普勒分析仪对细水雾特性进行了测量，分析了细水雾的粒径、速度及雾动量对灭火有效性的影响规律。分别改变喷头类型、工作压力、喷头与火源的垂直距离及喷射角度进行多种工况的灭火实验，结果表明，细水雾的灭火有效性随着压力的增大得到明显提高，喷头的雾化性能直接影响着细水雾的灭火有效性，同时喷射角度及喷射距离也影响着细水雾的灭火有效性。本文为细水雾灭火技术用于厨房环境的火灾防护提供了科学的参考依据和必要的设计参数。     

Study on the characteristics of gas explosion affected by induction charged water mist in confined space

To investigate the suppression effect of charged water mist on gas explosion, a small charged water mist generator and a gas explosion simulation device were designed based on the principle of electrostatic induction. Experiments for testing characteristics of the gas explosion in a confined space under different charged polarities, charged voltages and mist fluxes were carried out. Experimental results indicated that, compared with the normal water mist, the explosion peak overpressure and the flame propagation speed could be more effectively reduced by the charged water mist. And this suppression effect could be promoted by increasing the charged voltage. To visualize the effect of the charged water mist's polarity on gas explosion, comparative experiments were conducted. The results showed that the explosion peak overpressure, the overpressure rising rate, and the propagation speed of the flame were reduced by 64.7%, 33.0% and 19.4%, respectively, when a +8 kV charged voltage was applied. In situation where a -8 kV charged voltage was applied, 64.1%, 26.5% and 16.0% reductions were achieved for the explosion peak overpressure, the overpressure rising rate, and the flame propagation speed respectively. Comparison of this data leads to the conclusion that the gas explosion could be more efficiently suppressed by the positively charged water mist.     

细水雾熄灭障碍物火的实验研究和数值模拟

为了研究细水雾灭火系统在网状和条状障碍物阻隔条件下的灭火效果,采用全尺寸试验研究和数值模拟的方法研究了障碍物的形状,位置,遮挡面积以及细水雾工作压力对灭火效果的影响.实验结果表明:提高压力有助于快速有效地熄灭障碍物火;障碍物的位置是影响灭火效果的重要因素,近距离的覆盖使细水雾难以进入火区.障碍物下出现局部高温区,余火难以扑灭,灭火时间至少需要56 s;而障碍物距离火源较远时,卷吸作用下细水雾仍能均匀的进入火区,发挥冷却作用,灭火时间在18 s以内;网状障碍物的遮挡面积,对灭火效果影响不大;相同遮挡面积条件下,条状障碍物火比较难熄灭.     

爆震雾化射流用于灭火的可行性研究

脉冲细水雾灭火技术在国内外已获得成功应用 ,为进一步提高其灭火效果和简化装备 ,笔者提出了一种基于爆炸推进原理的爆震雾化射流发生装置 ,对其工作原理、动力特性进行了分析。理论分析与初步实验结果表明 ,爆震流体动力源可获得极高的能量密度和输出功率 ,爆震雾化射流具有直流水与雾状水的双重灭火性能 ,其灭火机理是脉冲雾化水的强水力冲击、高效冷却、隔氧阻燃、吸收热辐射及火焰拉伸的共同作用 ,该技术适于开发高效、清洁的便携式个人消防装备     

超细微粒灭火剂抑制单室火灾的试验研究

通过试验测量燃烧区温度的变化过程,研究了超细微粒灭火剂在单室火灾模型下与4种不同类型火焰的相互作用、灭火时间和效果。结果表明,超细微粒灭火剂具有较好的全淹没灭火能力。当1 000g超细微粒灭火剂施放后,位于微粒灭火剂流动路径上的无遮挡火焰(中央火和角落火)能够被迅速扑灭,灭火时间分别为3.9 s和7.2 s;对于火源功率较小的顶棚火,由于火羽流及热泳力的作用,微粒灭火剂能迅速扩散到顶棚,从而能在短时间内将其扑灭,灭火时间约6.3 s;对于遮挡火,其灭火时间较长,约14.3 s。微粒灭火剂浓度对灭火时间有较大影响。当微粒灭火剂的喷射质量为500 g时,虽然中央火、角落火和遮挡火均能被扑灭,但灭火时间都较喷射1 000 g灭火剂时有较长的延长,灭火时间分别为8.1 s,13.9 s和22.2 s。对于需要灭火剂微粒扩散较远距离后灭火的顶棚火,虽然灭火剂在热羽流和热泳力作用下能扩散到顶棚,但因浓度太低,同时由于其他3处火焰熄灭后,灭火室内的氧气消耗速率降低,从而使顶棚火得到足够的氧气,燃烧反应进一步加强,温度反而逐渐升高,不足以将其熄灭。     

两相射流促进细水雾灭火技术发展

压缩气体射流与水射流混合后所产生的气-水两相射流,可获得连续、高速喷射的细水雾,水滴粒径小,穿入火焰的能力强,可沿水平方向射入火焰中,比喷淋方式水雾灭火可节省90%的用水量,缩短了灭火时间,发挥了细水雾的灭火优势,是细水雾灭火技术的最新发展。所制成的便携式、车载式、固定式的两相射流细水雾灭火装置,可扑灭多种类型的火灾,尤其适合用于扑灭有人存在的空间的火灾。以涡喷发动机为喷射动力的气-水两相射流喷射系统,制成了超大功率的喷射雾状水的消防装备,大幅度提高了控制油、气大火火势的能力和灭火效率。气-水两相射流还有稀释、吹散泄漏出的可燃性气体,防止其点燃的功能,适合于在天然气和有毒有害气体泄漏事故抢险救援中使用。将压缩气体和泡沫液按比例混和后喷射的压缩空气泡沫喷射系统,产生了喷射“干泡沫”的消防车,使灭火用水的利用率提高了8倍,被称为是世界最先进的泡沫灭火技术。气-水两相射流促进了灭火技术革命性的发展,新型的气-水两相射流消防装备不断涌现,展示出了广阔的应用前景。