环境温度对喷头响应时间特性影响的研究

洒水喷头的热响应特性直接影响整个自动喷水灭火系统的效率,而喷头的响应时间不仅与喷头安装高度、响应时间指数、喷头距火源径向距离等参数有关,还受环境温度的影响.本文以环境温度对普通高度建筑中喷头响应时间的影响为研究对象,使用软件DETACT 12计算得到不同场景下喷头的启动时间,并使用统计分析软件SPSS 13.0进行分析,得出环境温度与喷头启动时间之间的关系式,并研究了综合考虑喷头响应时间指数、安装高度和环境温度影响的情况下,喷头启动时间的变化规律,研究结果表明,喷头启动时间随环境温度的升高而减小,环境温度越低,喷头的启动时间越长.在其他条件相同的情况下,喷头响应时间指数越大、安装高度越高,其启动时间受环境的影响越明显.     

自动喷水灭火系统喷水强度概率分布特性及其控火性能研究

喷水强度是体现自动喷水灭火系统控火能力的重要参数,具有不均匀性和不确定性.传统的喷水强度设计主要考虑喷头的流量和保护面积,没有考虑其分布特性,对系统控火性能的影响.因此本文将喷水强度分布特性引入自动喷水灭火系统的控火性能研究.以公称口径为15 mm的传统下垂型玻璃球洒水喷头的喷水强度分布实验为基础,建立了包含径向距离和喷头工作压力等参数的喷水强度分布模型,采用蒙特卡罗方法获得了喷水强度的概率分布特性.参照不同危险等级场控火所需的喷水强度参数和不同喷头开启个数下的有效控火百分比,分析了喷水强度概率分布特性对控火性能的影响.研究结果表明,喷水强度概率分布特性对控火性能有重要影响,随径向距离的增加,喷水强度出现较小值的概率增大,控火性能下降,在某些危险较大的场所不能达到控火作用.对于同一危险等级场所,控火性能随着喷头安装间距减小而增强.研究方法可为合理评估喷头适用范围、优化喷头布置提供参考.     

基于气压监测的外浮顶储罐火灾报警系统研究

目前,外浮顶储罐的火灾报警系统是采用光纤光栅火灾报警系统。但是,考虑到光纤光栅火灾报警运行费用高和存在报警盲目的缺点,研制了基于气压监测的外浮顶储罐火灾报警系统。针对不同型号的感温探头,开展了火灾报警系统火灾报警响应时间和报警温度实验,分析了火焰距离、热熔管管径以及管壁厚度与对火灾报警响应时间和报警温度的影响。实验结果表明:随着火焰距离的增大,报警响应时间增长;相同火焰距离条件下,随着感温热熔管直径的增大,报警响应时间增长,报警温度升高。Φ6热熔管的火灾报警温度为116.8℃,Φ8热熔管的火灾报警温度为129.1℃,Φ10热熔管的火灾报警温度为156.7℃。     

样品尺寸对热塑性聚氨酯燃烧性能的影响研究

采用锥形量热仪对不同尺寸的热塑性聚氨酯材料进行小尺寸燃烧试验研究,获得了点燃时间、热释放速率、烟气释放速率及燃烧特性指数等参数,分析了样品尺寸对其燃烧性能的影响。结果表明:点燃时间随着材料厚度的增加而延长;材料厚度的增加加长了内部导热过程,使热释放速率峰值和烟气释放速率峰值增大,到达峰值的时间延长;燃烧特性指数中火灾增长指数和火灾增长速率指数基本随着宽度的减小而增大;放热指数、烟因子和点燃指数受材料的厚度影响较大,前两者随着材料厚度的增加而增加,后者随材料厚度的增加而减小。     

高架仓库内喷头热响应性能研究

基于喷头热响应性理论的研究成果，主要研究了在给定响应时间指数和喷头动作温度的务件下，高架仓库所用快速响应早期抑制喷头(ESFR)的热响应性能，并结合案例，对高架仓库内喷头热响应性能的主要影响因素进行了定量分析，得出喷头热响应性能与环境温度和火源功率之间的关系。研究结果可为高架仓库自动喷水灭火系统的设计和评估提供一定的参考。     

受限空间水幕隔热阻烟性能的试验研

为了研究消防水幕衰减火灾热辐射和阻隔火灾烟气蔓延的隔热阻烟特性,基于搭建的3 m× 3 m × 2.5 m（长×宽×高）小尺寸试验平台,开展大量实体火灾试验,研究水幕作用下空间温度分布特性以及烟气运动规律,并重点分析了喷头压力和喷头类型2种参数对水幕隔热阻烟性能的影响。结果表明:实施水幕分隔对火灾上层高温烟气具有明显的降温作用;实施水幕能够有效阻止火灾烟气的前期扩散;喷头压力越大,水幕的隔热效率越高,当喷头压力增大至0.6 MPa时,水幕的隔热效率可达70%以上;使用ZSTWC撞击式水雾喷头比ZSTM-AT式扇形水幕喷头更有利于形成均匀分布的水幕断面。     

受限空间水幕隔热阻烟性能的试验研究

为了研究消防水幕衰减火灾热辐射和阻隔火灾烟气蔓延的隔热阻烟特性,基于搭建的3 m×3 m×2.5 m(长×宽×高)小尺寸试验平台,开展大量实体火灾试验,研究水幕作用下空间温度分布特性以及烟气运动规律,并重点分析了喷头压力和喷头类型2种参数对水幕隔热阻烟性能的影响。结果表明:实施水幕分隔对火灾上层高温烟气具有明显的降温作用;实施水幕能够有效阻止火灾烟气的前期扩散;喷头压力越大,水幕的隔热效率越高,当喷头压力增大至0.6 MPa时,水幕的隔热效率可达70%以上;使用ZSTWC撞击式水雾喷头比ZSTM-AT式扇形水幕喷头更有利于形成均匀分布的水幕断面。     

热敏性能对洒水喷头控火效能影响的试验研究

为研究热敏性能对洒水喷头的动作性能、控火效能以及对建筑空间的保护性能的影响,在安装高度分别为3 m和8 m的情况下,采用快速响应喷头和特殊响应喷头进行4次足尺实体火试验。喷头公称动作温度均为68℃,响应时间指数(RTI)分别为35(m.s)1/2和65(m.s)1/2。试验结果表明,各种试验条件下,洒水喷头均能及时动作,且喷头动作后均能提供足够的消防保护,并有效将火势控制在限定区域内。采用快速响应喷头较特殊响应喷头约提前20%动作,且火场环境最高温度、顶板结构最高温度、热释放速率和货物烧损率均较特殊响应喷头低。安装高度越高,热敏性能对洒水喷头控火效能的影响越明显。     

基于光纤光栅传感的隧道火灾热传递特性测试

基于光纤光栅的感温传感技术对隧道火灾准确、快速报警的影响因素中,除了传感器的响应时间、精度等自身参数外,着火点向四周的热能传递特点、不同的风载条件下的热能传递特点等对传感器的测量输出有着重要影响。通过隧道现场试验对上述问题开展研究,得到了火灾热源与传感器在不同距离下传感器感知到的热能分布特性,以及在不同风速载荷下隧道内温度的分布和扩散特性。结果表明,光纤光栅探测器温升梯度的稳定态值与探测器到热源之间的距离成指数关系。在风载为3 m/s时,着火点的热辐射峰值点沿风向下偏了约5 m;风载为5 m/s时,下偏距离达到10 m,为更加合理的火灾传感器设置提供科学依据。     

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。     

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。     

格栅类通透性吊顶对水喷淋控火性能影响的实验研究

通过实验研究了格栅类通透性吊顶对水喷淋控火性能的影响,并利用燃料燃尽时间来计算控火有效性因子来量化这种影响.研究结果表明:格栅会降低水喷淋控火性能,与格栅类吊顶形式、喷头安装高度和工作压力流量有关.在确定的吊顶形式和尺寸下,存在着对控火性能影响最大的喷头安装高度.在实际工程应用中应根据具体格栅特性,合理设计喷头安装高度,以降低格栅的不利影响,保证水喷淋的控火有效性.     

自动消防水炮的喷水强度分布特性及其控火性能研究

喷水强度是决定自动喷水灭火系统性能的重要参数.自动消防水炮在火灾早期可以快速响应,探测火源位置并自动喷水扑灭火灾.但如果由于某些因素不能及时响应,控制火灾的发展就是该系统的主要目标.传统的自动消防水炮研究只考虑射程和流量,没有考虑喷水的强度分布特性.本文将喷水强度引入自动消防水炮的控火性能研究,通过实验研究其在不同射程处的喷水强度分布特性,并参照不同危险等级的场所控制火灾所需的喷水强度参数来推算其有效保护区域和可控制的最大火源功率.研究结果表明:自动消防水炮在有效射程内,不同射程点的喷水强度、有效保护面积有所不同,喷水强度分布具有不均匀性.自动消防水炮应在火灾发展到最大有效保护面积之前自动或手动启动,才能达到有效控制火灾的目的.对于本文研究的某特定类型水炮,在20m至40m的射程范围内,应用于不同火灾危险等级场所,最大有效保护区域面积和可控制的最大火源功率均随射程增加而增加;而在40m至50m的射程范围内,应用于轻危险等级场所,最大有效保护区域面积随射程增加而增加,而其它危险等级场所的最大有效保护区域面积随射程增加而降低.     

不同类型喷头灭火有效性研究

通过实验研究了不同类型喷头对灭木垛火的影响。实验采用了ZSTX和ZSTP两种类型喷头,在不同的水压力下灭木垛火,通过实验现场观测和测得的烟气温度,烟气组分变化来分析对比灭火的效果和对烟气的影响。通过对比分析实验数据,可知ZSTX喷头在0.2MPa的水压力下可以实现灭火,ZSTP喷头在0.4MPa才可以实现灭火。喷淋实现灭火时产生的CO比只能实现控火产生的CO少。     

格栅类通透性吊顶对自动喷水灭火系统水量分布影响的实验研究

本文通过实验研究了自动喷水灭火系统在安装格栅类通透性吊顶后的水量分布特性。研究结果表明：格栅会严重改变自动洒水喷头的水量分布，其影响与喷头的安装高度和工作压力有关。当压力增加时，无格栅区域的水量增加明显大于有格栅的区域的水量增加。增大水压时，格栅对水量的分布的影响会减弱，当压力足够大时，能够接近无格栅时的灭火效率，可以保证自动喷水灭火系统在安装格栅吊顶后的灭火有效性。本文研究成果对实际工程应用具有指导意义。     

喷头间距对城市隧道细水雾灭火的影响研究

为合理设置城市交通隧道细水雾自动灭火系统喷头间距，在实体隧道中进行了4种不同喷头间距的细水雾灭火实验，利用FDS软件模拟了8种喷头间距下细水雾对火灾温度、烟气密度的影响情况。研究结果表明:实验数据与模拟数据基本吻合；细水雾对隧道火灾抑制效果明显；喷头间距对火灾影响规律可划分为2个区域，对于Ⅰ区（间距<2.5 m），单位体积细水雾质量是影响细水雾灭火的最主要因素，对于Ⅱ区（间距≥2.5 m），细水雾灭火效果受单位体积细水雾质量、动量综合影响，并分别给出了温度、烟气密度与喷头间距的函数关系式；就宽6 m、高5 m的城市隧道而言，细水雾喷头间距宜设置为2.5 m。     

古商业街木结构建筑防火间距的数值模拟研究

古商业街木结构建筑较多,防火间距先天不足,发生火灾后蔓延迅速,有必要开展木结构建筑引燃特性研究以获得合理的防火间距设置参数。以古商业街为研究对象,以临界温度和热辐射强度作为着火建筑对面木结构建筑被引燃的判定指标,综合考虑环境风速、建筑间距、火源功率、喷淋系统等因素,运用火灾动力学模拟软件FDS分析系列火灾场景下的温度和热辐射强度特性,建立防火间距与火源功率、环境风速的关系式,获得适用于古商业街的防火间距控制参数及其相应的消防强化措施。结果表明:当建筑间距在3 m以下时高温引燃和热辐射引燃共同作用引燃正对面建筑,当建筑间距在3 m以上时以热辐射引燃为主;正对面建筑表面的热辐射强度先随环境风速增大而增大,达到最大值后随环境风速增大而减小;古街木结构建筑之间存在最小防火间距,该数值不受环境风速影响,仅与火源功率有关,在火源功率为3 MW～20 MW条件下,最小防火间距与火源功率满足线性关系。     

Numerical modeling of water spray suppression of conveyor belt fires in a large-scale tunnel

Conveyor belt fires in an underground mine pose a serious life threat to miners. Water sprinkler systems are usually used to extinguish underground conveyor belt fires, but because of the complex interaction between conveyor belt fires and mine ventilation airflow, more effective engineering designs are needed for the installation of water sprinkler systems. A computational fluid dynamics (CFD) model was developed to simulate the interaction between the ventilation airflow, the belt flame spread, and the water spray system in a mine entry. The CFD model was calibrated using test results from a large-scale conveyor belt fire suppression experiment. Simulations were conducted using the calibrated CFD model to investigate the effects of sprinkler location, water flow rate, and sprinkler activation temperature on the suppression of conveyor belt fires. The sprinkler location and the activation temperature were found to have a major effect on the suppression of the belt fire, while the water flow rate had a minor effect.