细水雾灭油池火时各种影响因素的相对重要度分析

采用实验的方法并与理论分析相结合，对细水雾在扑灭B类火时，占主导地位的灭火机理进行了研究。实验中发现，当液体燃料的闪点相差较大时，其灭火机理往往不尽相同。并且当细水雾的雾特性相差较大时，在灭火中起主导作用的灭火机理常常也各有不同。因而那种单纯以雾滴的粒径分布作为细水雾扑灭燃料闪点较高的油池火时，雾滴的动量分布对细水雾的灭火有效性影响更大。为此，本文还建立了一个简单的模型，试图得到在这种火灾场景下，对细水雾灭火的临界动量要求。     

基于数值模拟的细水雾在汽车涂装车间喷漆室的应用研究

采用FDS软件对细水雾扑救汽车涂装车间喷漆室火灾的灭火效能进行数值模拟分析,着重探讨了喷漆室纵向通风、细水雾雾滴粒径、雾滴喷射速度、汽车障碍物等对扑灭油漆火的影响。模拟结果表明:在细水雾与油漆火的相互作用过程中,细水雾对火源的表面冷却和隔氧窒息作用显著;为了防止室内氧气得到补充,在开启细水雾灭火的同时应当联动控制关闭纵向通风系统;在模拟工况条件下雾滴粒径为100μm~300μm的细水雾灭火效果优于粒径为400μm、500μm的细水雾;雾滴在一定喷射速度范围内速度越大灭火效果越好,喷射速度为10m/s的雾滴灭火效果明显优于3m/s和5m/s的雾滴,但是为了防止火焰横向蔓延,喷射速度不宜过高;在汽车障碍物火灾中部分微小的细水雾雾滴受到火焰的卷吸作用,可以绕过障碍物进入火区发挥冷却作用,细水雾灭火系统能够有效控制障碍物火灾,可以应用于汽车涂装车间喷漆室。     

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.     

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。     

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。     

细水雾灭火过程中雾卷吸影响因素的研究

细水雾与火焰相互作用中雾滴主要是通过动量和雾卷吸进入火焰区,以达到抑制或扑灭火焰的效果.对细水雾与煤油火相互作用时雾卷吸现象及其影响因素进行了研究,初步确定了雾卷吸量的计算方法,对各种影响卷吸效果的因素做了研究,并进行了大量的灭火实验.实验结果表明:细水雾的卷吸效果随着雾通量增加而增加,随着雾滴粒径增加而减小.     

细水雾在城市地下综合管廊内灭火特性的数值模拟研究

近年来,综合管廊逐渐成为城市建设热点,选择合理的灭火系统有利于保障消防安全,但相应的规范中未明确具体的设置参数。因此以某城市综合管廊为研究对象,采用FDS数值模拟软件,研究了管廊通风、雾滴粒径、喷雾流量等因素对细水雾灭火特性的影响,研究结果表明:将细水雾灭火系统与通风系统联动关闭通风可以提升细水雾的灭火效果;在此研究条件下,平均粒径为300μm、喷雾流量为13 L/min的细水雾灭火效果较优。     

细水雾中雾滴和高温环境的热质交换研究

由雾滴的表面的组分方程和能量方程入手,探讨雾滴在静止的高温环境中的热质交换及生存时间。应用折算薄膜理论,通过特征时间的比较,提出雾滴与高温环境主要通过沸腾机制实现热质交换;考虑滴径与速度变化的耦合作用,应用数值方法研究雾滴在强迫对流环境中与高温环境的热质交换情况。结果表明:对于滴径较小的雾滴不可能达到火焰区或可燃物表面实施火焰冷却和表面冷却,其灭火作用主要依赖于汽化吸热。     

细水雾灭火系统对油池火抑制效果研究

为了进一步深入优化细水雾的灭火性能,本文依托油池火实验为研究对象,进行了普通细水雾与含表面活性剂细水雾火焰抑制实验。通过测量不同细水雾作用下,火焰底部温度及火焰轴向温度的变化规律,分析了表面活性剂对细水雾火焰抑制机理的影响。实验结果表明,表面活性剂能降低液体表面张力,有利于雾滴在保护半径内有效扩散,实现火焰区覆盖,增强细水雾气相火焰冷却和燃料表面冷却作用,该研究为细水雾防灭火系统设计与优化提供可靠的实验依据和数据支撑。     

热气溶胶灭火剂扑灭固体木垛火的实验研究

文章系统分析了热气溶胶灭火剂抑制A类火能力的影响因素,并用SQ灭火剂在全淹没条件下进行实验,研究了灭火剂用量、灭火室大小、木垛的预燃程度和木垛结构大小对灭火效果的影响规律,结果表明SQ热气溶胶灭火剂抑制A类火比B类火困难得多,此外灭火效果与木垛预燃程度、木垛的结构尺寸有关,与灭火实验所用的灭火室大小关系不大。并指出在评价热气溶胶灭火剂扑灭A类木垛火能力时,应详细给出灭火实验所采用的条件,特别是火灾模型的情况。     

细水雾灭垂直立面火实验研究

对细水雾灭垂直立面火进行了实验研究。结果表明,喷头和火源之间存在一个最佳的水平距离,在此距离上,细水雾能够扑灭的火源尺寸或火源的位置范围最大。喷头向燃料表面垂直喷射时,灭火时间最短。斜向喷射时,随着喷射角度的增大,灭火时间逐渐增大,直至灭火失败。喷头斜向上喷射时的灭火效果优于斜向下喷射时的灭火效果,能够在更大的喷射距离上扑灭相同规模的火源。     

某型飞机APU舱灭火系统设计

旨在设计某型飞机的APU舱灭火系统。通过对已有机型的分析和适航条款的解读,对灭火系统的安装方式和灭火瓶的安装位置进行了研究,计算了所需的灭火剂剂量,使用FLUENT仿真软件模拟了灭火喷嘴的位置和灭火剂喷射效果,为灭火系统的布局和优化提供参考。     

含微胶囊添加剂的低压细水雾厨房灭火实验研究

通过全尺寸实验研究低压细水雾对抑制和熄灭K类火灾的有效性。选用三种喷头进行灭火实验,并选择灭火效果最好的喷头进行含微胶囊F-500添加剂的细水雾灭火实验。结果表明,低压细水雾对抑制和熄灭食用油火灾具有一定的效果,但容易发生复燃。而添加了微胶囊F-500的低压细水雾,灭火效率较纯细水雾提高约3～10倍,且能有效地避免复燃,同时提高了火场的能见度。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,3％浓度的F-500溶液是厨房低压细水雾灭火系统的最佳灭火介质。     

大型浮顶油罐新型灭火系统设计

针对大型浮顶油罐浮盘边缘式泡沫灭火系统存在的缺陷,设计了一种新型灭火系统。采用氮气加水雾代替传统的泡沫灭火,节约了成本;在现有的支管喷嘴上作了改进,使灭火效率得到了提高。从新型系统设计流程进行了介绍分析,对供给强度、流量和压强进行了计算说明。     

Establishment of Aqueous Film Forming Foam extinguishing agent minimum supply intensity model based on experimental method

In recent years, serious fire and explosion accident in petrochemical storage tanks have taken place frequently. Therefore, increasing the firefighting force in petrochemical parks is particularly important. The ambition of the paper is mainly studying the supply intensity of Aqueous Film Forming Foam (AFFF) extinguishing agent. Fire extinguishing agent demand calculation method that can be capable of matching fire scale is established by carrying out series of fire extinguishing experiments. 6% AFFF is chosen to carry out three groups of experiments respectively: fire extinguishing agent fluidity determination, series groups of small size simulation oil pool fire and 177 square meters of large oil pool fire extinguishing experiment. The situation of fire extinguishing on fuel surface of AFFF can be explored through experimental means under cold and hot conditions. The data obtained from experiments prove a higher conformity between covering process and covering model under the cold condition. The model can predict the cold coverage of AFFF effectively. After unifying the supply flow from each experiment, the statistics can be fitted and come to the minimum supply intensity algorithm of AFFF against the target storage tank specifications. The algorithm is used to estimate the minimum supply intensity when extinguishing full liquid surface fire. This model also can be used as reference for petrochemical fire protection.     

Characterization of a medium velocity deluge nozzle for offshore installations

It is important to study the characteristics of the nozzle of the deluge spray to comply with the standards developed by the petroleum industry for offshore installations in Norway. Due to the stochastic nature of the decomposition processes and geometrical features within the nozzle, the deluge spray has a complex flow field. Since the flow field determines the performance of the spray, the present study performs an experimental characterization of a medium velocity deluge nozzle for validation of computational fluid dynamics (CFD) models. The experiment was conducted for a maximum supply water pressure of 8.0 bar (g), which is identical to the operating pressures of offshore installations. Formerly, characterization studies of deluge or sprinkler spray were mostly targeted on residential usage with lower supply water pressures. I utilized a laser-based shadow imaging system to capture high-speed images, which were later processed in MATLAB. A linear patternator was used to validate the results of the shadow imaging technique. The geometrical features of the deluge nozzle played an important role in determining the characteristics of the spray. In addition, the supply water pressure significantly affected the size and velocity distributions of the droplets, applied density (volume flux), and area coverage. However, the Sauter mean diameter did not vary significantly with the azimuthal or radial position of the droplet within the inner region of the spray. The measurements obtained in this study can be used to estimate the extinguishing efficiency of a deluge system for offshore installations with elevated supply water pressures. Deviations between measurements with shadow imaging and patternator technique are discussed and discrepancies are discussed.     

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     

Effects of release pressure on the transportation characteristics in pipeline and the diffusion behaviors in enclosure space of typical gas extinguishing agent

Reducing the release pressure of fire extinguishing systems can decrease potential safety hazards in large transport airplanes. To explore whether reducing the release pressure can achieve the release effect required by the airworthiness standards or not, the transportation characteristics in the pipeline and diffusion behaviors in the enclosure space of a typical fire extinguishing agent (Halon 1301) were investigated under five release pressures in the present study. The effects of the release pressure on the degree of superheat, injection duration, jet structure, and concentration distribution of Halon 1301 were analyzed. The results show that both of the degree of superheat and the injection duration decrease with an increase in the release pressure. The supplement of bubble expansion in the fire extinguishing agent can slow down the pressure decrease in the vessel. Both of the maximum and mean values of the pipeline differential pressure increase with an increase in release pressure. The maximum value of the jet angle decreases linearly with the increase in release pressure, and the jet deflects upward owing to the effects of buoyancy. The maximum concentration value decreases with an increase in the distance from the nozzle. The maximum concentration values in the near field from the nozzle increase with an increase in the release pressure. Under five release pressures, the concentration and holding time (duration above 6% volume concentration) of Halon 1301 on the centerline of the jet meet the requirements of airworthiness provisions.     

细水雾灭火系统作用下特大断面公路隧道火灾特性数值模拟研究

细水雾灭火系统在公路隧道中的应用引发了较多关注,但是针对特大断面公路隧道的研究仍然不足。以2种大断面及4种特大断面公路隧道为研究对象,选取额定流量35 L/min、额定压力10 MPa的高压细水雾喷头,选择4种喷头布置形式,考虑火源功率、位置、遮挡物等影响因素,以隧道顶棚达到耐火极限的临界温度和相邻车辆被引燃的临界热辐射强度为判据,利用FDS模拟软件分析得到适用于隧道的细水雾喷头布置方案。结果表明对于特大断面隧道,细水雾单排顶喷布置不能有效抑制30 MW的大货车火灾,应采用增加顶喷或侧喷喷头的布置形式,从而保护隧道结构安全,防止相邻车辆被引燃。     

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。