细水雾对油池火热释放速率影响规律的实验研究

热释放速率是描述火灾现象的重要参数,可以表征火灾发展的强烈程度。利用大尺寸的热释放速率实验测量平台开展细水雾对不同种类油池火灭火效率的实验研究,同时分析细水雾对燃烧产物一氧化碳含量的影响。结果表明,热释放速率曲线能直接反映出细水雾对火源的作用,细水雾作用下三种燃料的热释放速率均被有效抑制,且细水雾的流量越大,对油池火的灭火效果越好。燃烧产物一氧化碳在施加细水雾时出现陡增,表明细水雾隔绝氧气,造成不完全燃烧或者燃烧熄灭。     

细水雾特性参数对锂离子电池组灭火效果的影响

为了研究不同特性参数细水雾抑制锂电池组火灾的效果,利用计算流体动力学模型和火灾动力学模拟程序对不同特性参数细水雾灭火效果进行了分析.采用锥形量热仪在50 kW/m2辐射热条件下和100％荷电状态下对锂离子电池进行燃烧试验,获取其热释放速率曲线,热释放速率峰值为9.23 kW.在试验获得参数的基础上以6个18650型锂电池建立火灾模型,利用火灾场模拟软件FDS对不同雾滴直径、雾动量和喷雾强度的细水雾的灭火过程进行数值模拟.定量分析熄灭锂离子电池火的细水雾相对适宜的条件范围,研究细水雾的特性参数对锂离子电池组灭火效果的影响.结果表明:在细水雾雾滴动能不变的情况下,随细水雾雾滴粒径增大,灭火时间先波动后增大,在细水雾粒径为50～100μm的工况下系统抑制锂离子电池火效果最佳,灭火时间最短,耗水量最少;水雾动量变化在一定区间内增加对锂电池灭火有增强效果,当雾滴速度足以穿越火焰时,增加水雾动量对灭火效果影响不大;在规定范围内喷雾强度越大,细水雾能够气化的数量越多,吸收的热量也越多,越有利于灭锂离子电池火灾.     

超细水雾抑制受限空间煤燃烧的试验研究

为了将超细水雾技术应用于抑制井下采空区遗煤自燃,通过搭建超细水雾抑制受限空闻煤燃烧的小尺寸试验台,研究了超细水雾抑制受限空间煤燃烧的有效性及影响因素.研究表明.施加超细水雾后,煤的热释放速率下降速度和受限空间O_2体积分数的下降速度增大,CO_2的生成量逐渐减少.而CO的生成量在短时间内急剧增大后又减少.最终趋于稳定.这说明超细水雾可以有效降低煤的热释放速率和组分生成速率.超细水雾抑制煤燃烧的效果依赖于其雾通量、开始施加时刻和施加时间等因素.雾通址充足时,在煤燃烧初期施加超细水雾,熄灭煤火焰的效果较好,待煤充分燃烧时,再施加超细水雾,熄灭煤火焰的时间延长;雾通量不足时,超细水雾无法抑制煤的燃烧.对充分燃烧的煤施加超细水雾的时间越长,熄火煤火焰的效果越好.     

含NaCl超细水雾抑制甲烷爆炸实验研究

为研究含NaCl添加剂超细水雾对甲烷爆炸的影响,在自制的半封闭透明管道内,进行含NaCl添加剂超细水雾抑制甲烷爆炸试验,通过检测和分析在不同NaCl浓度情况下超细水雾的粒径和甲烷爆炸的平均火焰传播速度、爆炸超压以及平均升压速率,探究NaCl浓度对超细水雾粒径及其对抑制甲烷爆炸有效性的影响。研究结果表明:NaCl浓度对超细水雾粒径影响较小;对于体积分数为9.5%的甲烷,相比于纯甲烷爆炸,其平均火焰传播速率、最大爆炸超压以及平均升压速率分别下降了53.7%,63.4%和60.7%,相比于超细纯水雾,其平均火焰传播速率、最大爆炸超压以及平均升压速率分别下降了38.6%,58%,56%;在通雾量相同的条件下,浓度为2.5%NaCl超细水雾对体积分数为9.5%的甲烷爆炸抑制性能最佳;含NaCl添加剂超细水雾的物理化学共同作用可以有效抑爆甲烷。     

机械通风条件下细水雾抑制酒精火的试验研究

通过全尺寸模拟试验研究了细水雾和机械通风共同作用下小室酒精池火的特性以及机械通风风量和风速等对细水雾抑制酒精池火的影响.试验中通过改变变频器频率来调节机械通风的风量和风速,获取不同机械通风条件下细水雾抑制酒精火的温度、热辐射强度、总热流强度以及O2和CO体积分数等特性参数,并分析讨论了机械通风对细水雾抑制酒精池火的影响.结果表明:随着机械通风量的增加,烟气平均升温速率和平均降温速率线性下降,细水雾施加后对火场对流传热的抑制作用更加明显;同时,机械通风使得火场O2体积分数更接近环境大气值,细水雾施加之后CO的生成量明显降低;机械通风不影响细水雾控火效果,并有助于和细水雾灭火系统共同保障火场安全.     

超细水雾对管内丙烷爆炸火焰抑制效果的试验研究

利用自行研制的超细水雾抑制管内丙烷爆炸的小尺寸试验系统,研究超细水雾抑制管内丙烷爆炸的有效性.试验采用0.6m×0.09m的圆柱形透明玻璃管,研究体积分数为2.7％～3.7％的丙烷/空气预混气体在0～2 mL超细水雾作用下的爆炸火焰传播特性,测定超细水雾作用下丙烷爆炸下限及火焰传播速度的变化规律,探讨超细水雾对管内丙烷爆炸火焰的抑制机理及效果.结果表明:超细水雾可显著提高丙烷的爆炸下限,降低丙烷爆炸的危险性;超细水雾可有效抑制丙烷爆炸的传播速度,且随超细水雾添加量增大,传播速度不断降低;根据抑制率计算结果,在贫燃料情况下,超细水雾对丙烷爆炸的抑制效果随雾量增大和体积分数降低而增强.     

氩气协同超细水雾抑制甲烷爆炸试验研究

为加强超细水雾对甲烷爆炸的抑制效果,搭建小尺寸半封闭甲烷爆炸试验平台,开展氩气协同超细水雾抑制甲烷爆炸试验。通过单因素和曲面优化试验,测试氩气、超细水雾以及两者的协同作用对甲烷爆炸的抑制效果;从火焰特性、最大爆炸超压和平均升压速率3个方面探究氩气和超细水雾协同抑爆的优越性。结果表明:氩气和超细水雾协同抑制甲烷爆炸效果显著;随着氩气体积分数和超细水雾喷雾量的增加,火焰冲出管道的时间逐渐延长,最大爆炸超压和平均升压速率逐渐降低;其中氩气体积分数10%、超细水雾喷雾量4.2 m L的工况抑制效果最佳;甲烷最大爆炸超压较氩气和超细水雾单独作用下分别下降6.15和2.68 k Pa,说明氩气和超细水雾抑止甲烷爆炸具有协同效应。     

细水雾灭火技术的研究

细水雾灭火技术主要通过汽化隔氧、冷却燃料和氧化剂以及吸收部分热辐射等效应与火相互作用,降低燃烧化学反应速率和火焰传播速率,达到控制和扑灭火灾的目的,不会产生“二次性环境污染”,可以达到火灾防治洁净化目标。为此,对细水雾抑制火灾的过程和机理进行了实验研究和数值模拟,以促进细水雾灭火技术的发展     

试样宽度对EPDM卷材竖直火蔓延的影响

以2.0 mm厚三元乙丙橡胶(EPDM)防水卷材为研究对象,在ISO 9705全尺寸热释放速率试验台上进行竖直壁面火蔓延试验,研究了不同试样宽度条件下热释放速率、热通量及其与火焰高度的关系.结果表明,热释放速率峰值随着宽度的增加呈非线性变化.当试样宽度小于25 cm时,试样火焰高度和竖直火蔓延平均速度随宽度的增加而增大; 宽度大于25 cm时,横向火蔓延明显,火焰高度和竖直火蔓延平均速度随其增加而减小.25 cm可以看作该厚度下的试样临界宽度.由热释放速率与火焰高度关系式Xf/W=α(Q)'n得到的7种工况的n值近似为1.08,得出热通量(Q)与X/Xf的关系曲线.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

超细水雾抑制煤燃烧的模拟实验研究

为了研究超细水雾对煤燃烧的抑制效果,基于小尺寸空间抑制燃烧实验平台,研究了超细水雾对煤燃烧的抑制效果,计算在超细水雾作用下实验空间内部氧气、二氧化碳、一氧化碳体积分数的变化情况以及燃烧空间内不同部位的温度变化情况,并且与煤自由燃烧的情况做对比。研究表明超细水雾对煤燃烧的火灾发展过程有很好的抑制作用。研究结论对超细水雾应用于熄灭矿井煤炭火灾具有一定的指导意义     

含F-500的低压细水雾抑制B类火灾的实验研究

通过全尺寸实验研究低压细水雾对抑制和熄灭B类火灾的有效性。分别使用圆形和方形油盘,以汽油和柴油为燃料进行低压细水雾灭火实验,并进一步研究含微胶囊F-500添加剂的细水雾灭火效果。结果表明,低压细水雾对抑制和熄灭B类火具有一定的有效性,但容易出现灭大火容易灭小火难的现象,并且对于"角落火"难以扑灭。而添加了微胶囊F-500的低压细水雾,灭火效率较纯水细水雾提高约3～5倍,能有效扑灭死角火,同时提高火场能见度。分别用1%、3%、6%的F-500溶液作为灭火介质,实验表明,不同浓度的F-500溶液具有不同的灭火效果。综合考虑经济性和有效性因素:对于大多数B类火灾场合,F-500溶液的最佳配比为1%;对于危险性大或火灾荷载大的场合,微胶囊F-500水溶液的最佳配比为3%。     

含氯化亚铁添加剂细水雾灭火有效性的实验研究

为了提高常规细水雾的灭火有效性,拓展其应用范围,本文采用小尺度实验的方法,研究了含氯化亚铁添加剂细水雾在不同燃料种类、添加剂浓度、压力下扑灭池火的有效性。实验结果表明：向细水雾中添加氯化亚铁,显著地影响了它的灭火性能;细水雾的灭火时间随着加入的氯化亚铁的质量浓度变化而发生改变,而且存在一个最短灭火时间浓度;细水雾喷头的工作压力和燃料的类型也对细水雾的灭火性能有影响,喷头工作压力越大,细水雾的平均灭火时间越短;在相同的实验条件下,细水雾灭煤油火的时间要短于灭乙醇火的时间。     

A study of the probability distribution of pool fire extinguishing times using water mist

Water mist, a replacement for Halon gaseous agents in fire fighting, has been studied for decades. However, the fire-extinguishing reliability of water mist is debated. For example, there are significant differences in extinguishing times between tests conducted under the same conditions, and water mists have difficulty extinguishing small fires. To date, no study of the probability distribution of extinguishing times has been reported. In this study a statistical analysis of the extinguishing time distribution of pool fires extinguished using water mist is presented. The fire sources were circular/square stainless steel pans with gasoline, diesel, ethanol or daqing RP-3 as fuel. Two types of extinguishing scenarios were observed. In one situation, the fire was extinguished via a blow off process, when the flames had not yet been suppressed. Flame cooling is the primary fire extinguishing mechanism; the mass loss rate and combustion heat of the fuel are two key factors. In the other situation, the fire was initially suppressed and subsequently extinguished after a long suppression stage. Surface cooling is the primary fire extinguishing mechanism; the flash point of the fuel is the key factor.     

Characteristics of large cooking oil pool fires and their extinguishment by water mist

Large cooking oil pool fires, occurring in industrial oil cookers, present a severe hazard to food processing plants due to their size and the large amount of hot oil involved. This paper reports a series of full-scale fire experiments conducted in a large industrial oil cooker mock-up. The characteristics of large cooking oil pool fires and the effect of oil depth and hood position in the oil cooker on fire growth were studied. The use of water mist for extinguishing large oil pool fires and their extinguishing performance under different discharge pressure and with different types of water mist systems were investigated. Experimental results showed that the cooking oil underwent a substantial expansion in volume during heating. The fires developed quickly once the oil auto-ignited. The fire growth rate was affected by the oil depth in the pan and the hood position in the oil cooker. The water mist fire suppression systems effectively extinguished large cooking oil fires and prevented them from re-igniting. Their extinguishing performance was determined by the type of water mist system, discharge pressure and hood position in the oil cooker.