大型民机货舱水基哈龙替代抑灭火技术研究进展

依据飞机货舱哈龙替代灭火技术发展趋势和高效灭火重大科技需求,首先阐述了机载细水雾灭火系统的组成及功能,分析了兼容机载供水供氮系统的低压双流体细水雾技术优势;其次综述了低压双流体细水雾喷头研发的技术路线、工况环境和喷头结构对细水雾雾场特性的影响,以及低压双流体细水雾的灭火效能和灭火机理;最后回顾了近年来国内外研究机构在飞机货舱中开展的全尺寸试验验证.基于此,提出对于新一代机载细水雾灭火系统,应强化货舱通风条件对细水雾雾场特性及灭火有效性影响的研究、低压环境下细水雾灭火有效性研究、不同特性细水雾灭火有效性研究,以及低压双流体细水雾持续灭火有效性研究.     

细水雾的灭火有效性分析

本文首先扼要说明细水雾的灭火机理,概括了细水雾灭火系统的特点.重点结合前人的实验结果对细水雾在各类场所的灭火有效性进行分析,并总结出影响其灭火有效性的因素,为细水雾灭火技术的工程应用提供科学的参考依据.     

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。     

细水雾扑灭食用油火的有效性及影响因素研究

为研究细水雾抑制熄灭厨房火灾的性能,按照家庭、酒店或快餐店小规模厨房的场景,开展封闭空间细水雾灭火技术缩小比例火灾试验。基于自行设计的细水雾灭火试验系统,采用分体式激光粒度仪测定细水雾粒径,改变喷嘴类型和工作压力,进行多工况灭火有效性试验。结果表明:细水雾扑灭食用油火的有效性随压力和细水雾流量的增大而提高,并且增加流量比增大压力有效;细水雾抑制熄灭食用油火的主要机理为冷却燃料表面,当液滴粒径大于200岬且工作压力大于0.2 MPa时,细水雾能够穿过火羽到达食用油表面进行冷却,同时,细水雾动量和雾锥角也影响细水雾的灭火有效性。     

隧道型细水雾灭火系统在公路隧道的设计与应用

隧道火灾的防治一直是火灾科学研究的热点和难点.通过对公路隧道灭火技术的比较,指出细水雾灭火技术是适用于公路隧道消防保护的灭火技术.并在此基础上介绍了西欧一种新型的隧道型细水雾灭火系统,该系统采用模块化设计,每个保护区模块长18-20m,额定工作压力为1MPa,设计可靠、安装方便、维护成本低.在挪威Runehamar隧道开展了全尺寸实验,结果表明系统可成功控制和熄灭高达100MW的火灾.在全尺寸隧道火灾实验的基础上,进行了公路隧道内隧道型细水雾灭火系统的典型设计,为公路隧道细水雾灭火系统的应用及发展提供参考.     

添加剂对细水雾高原灭火性能影响的试验研究

为了发展适应于高原地区低压低氧环境下的火灾防治技术,基于高原地区建筑特点和防火重要性,建立用细水雾灭火技术来防治高原建筑火灾的方法。在中国拉萨进行细水雾添加剂灭火模拟试验,研究添加剂FeCl_2和NaCl对细水雾熄灭汽油和柴油池火的灭火性能的影响,分析试验过程的温度、烟气、辐射热流变化规律。结果表明,在拉萨地区低压低氧的环境下,分别含质量分数为1.5%FeCl_2和10%NaCl的细水雾对柴油池火的灭火效率较高,而汽油池火初期受到了抑制,但随后出现了强化现象,最终未被熄灭。含添加剂FeCl_2和NaCl的细水雾对高原地区柴油池火有较高的灭火效率。     

不同喷射方式细水雾灭火效果的试验

细水雾的喷射方式对其灭火效果存在一定的影响。利用时间继电器控制细水雾灭火系统的启停,开展了连续式和脉冲式两种喷射方式的细水雾对开门与关门两种通风条件下不同燃料油池火分别进行抑制的试验研究。结果表明:在试验条件下,对于开门状态下连续式细水雾难以扑灭的汽油池火,脉冲式细水雾能显著提高灭火效果;对于连续式细水雾容易扑灭的柴油池火及关门状态下的汽油池火,脉冲式细水雾不能提高灭火效果,且灭火时间和用水量均有所增加;对于细水雾难以扑灭的酒精池火,连续式细水雾和脉冲式细水雾均未有效扑灭火焰。     

气泡雾化细水雾灭油盘火的试验研究与机理分析

为研究气泡雾化细水雾灭火的机理和影响因素,利用自行研制的气泡雾化细水雾系统进行了以汽油油盘火为火源的灭火试验,改变气泡雾化细水雾喷头的压力和流量,记录不同工况下的灭火时间、火焰温度、辐射热和火焰形态的变化,对气泡雾化细水雾的灭火过程进行分类,分析各类灭火过程的主要灭火机理和压力与流量对灭火有效性的影响规律.结果表明,气泡雾化细水雾针对汽油油盘火具有良好的灭火效果,其灭火过程可分为瞬时灭火、短时间灭火和长时间灭火3种类型,每种类型的灭火过程有不同的主要灭火机理.     

含氯化钴添加剂细水雾灭火有效性的实验研究

在标准受限空间中,通过热态灭火实验对比分析了纯水细水雾和含氯化钴添加剂细水雾在不同添加荆浓度、工作压力下对煤油火的抑制效果.实验结果表明:含有氯化钴的细水雾比纯水细水雾具有更好的抑制效果.而细水雾的灭火时间并不是随着氯化钴的浓度变化而呈线性变化的,而是存在着一个最佳灭火浓度.实验表明:浓度为1.75%时的灭火效果最好.系统的工作压力也对细水雾的灭火性能有影响,在较高的工作压力下,细水雾的平均灭火时间较短.     

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。     

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。     

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。     

Production of fire extinguishing mixture by solid propellant propulsion

The behavior of fire suppression by water mist spray has been studied by using the experimental setup which employs the double-based solid propellant gas generator for water mist production. The burning products of solid fuel form a supersonic flow injected through the nozzle into the diffuser chamber having input for the water component ejected from the storage. High values of temperature and pressure at stagnation point impart the substantial kinetic energy to the flow, which provides the atomization of water droplets into mist spray. Since the water evaporation occurs already in the diffuser chamber due to the high temperature of input gas flow, the droplet size is gradually decreases to the lower limit value that could ever exist. The presence of vapor phase enlarges the volume of fire extinguishing jet allowing it to operate as a flooding agent (along with the effect of heat consumption due to water evaporation) at the very beginning of fire suppression process, much before the water droplets evaporation by the flame itself. Proposed technique of the water mist production has showed noticeable fire suppression capability through the series of testing application to the gasoline and wood model fire sources.     

受限空间开口对细水雾灭火有效性影响实验研究

为了探讨开口的位置与尺寸对受限空间内的细水雾灭火有效性的影响,设计了一个尺寸为1.2 m×1.2 m×1.2 m的特殊受限空间模拟实验台,开展了一系列细水雾灭火对比实验,测量了烟气温度以及灭火时间等实验参数,通过改变实验燃料、火源功率、开口尺寸、开口位置等因素来研究开口对特殊受限空间内细水雾灭火有效性的影响规律。结果表明:在特殊受限空间内,相同条件下,开口位置由下至上,细水雾抑制火灾有效性由低至高;开口尺寸由大至小,细水雾抑制火灾有效性由高至低。当开口尺寸足够小以后,细水雾抑制火灾有效性反而会逐渐增强。     

细水雾抑制熄灭室内火灾的有效性模拟实验研究

采用模拟实验的方法，通过改变实验条件，研究室内不同种类固体可燃物，处于不同的位置时，细水雾的灭火有效性。研究发现：当火源位于细水雾的作用范围内时，灭火时间较短，灭火性能较高；当火源位于细水雾的防护区域之外时，灭火有效性显著降低。增加细水雾的流量可以减少灭火时间。但是对一定功率的火源，存在临界流量，超过了临界流量，再增加细水雾的流量，并不能有效减少灭火时间，因此设计细水雾灭火系统时，应当优化上述影响因素，达到最佳的灭火性能。     

细水雾对障碍物遮挡火源抑制作用的数值研究

以大涡模拟、混合物分数模拟和欧拉-拉格朗日粒子运动描述法为基础,采用火灾动力学软件FDS研究了细水雾对障碍物不同程度遮挡火的抑制作用,通过改变雾滴粒径、喷头操作压力来分析细水雾对不同遮挡情况油池火的抑制灭火作用。结果表明:当火源被障碍物完全遮挡时,操作压力低于1MPa,细水雾很难达到抑制作用,当压力达到4MPa以上时,细水雾能够将温度控制在较低范围内;细水雾粒径小于50μm时,细水雾对障碍物遮挡火有较好的抑制作用;从整体来看,随着细水雾粒径的减小、压力的升高,细水雾对障碍物遮挡火的抑制作用逐渐增强。     

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。