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     

带电细水雾的灭火实验研究

利用静电感应原理,设计了使细水雾强制带电的感应荷电装置,进行了带电细水雾的灭火实验研究。为研究带电细水雾的灭火效率,在受限空间内,采用小尺度实验方法,通过改变电压的极性和大小、针-环状电极的半径及其距伞罩电极之间的距离,分析对灭火时间和热电偶温度变化的影响。结果表明:带电细水雾比普通细水雾能更迅速地降低火焰温度、熄灭火焰,荷负电的细水雾比荷正电的细水雾具有更好的抑制效果,随着电压的增大、针-环状电极半径及两电极间距的减小,灭火效能提高,熄灭时间减少。     

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。     

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。     

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     

细水雾抑制障碍物稳定火焰的实验研究

采用模拟实验的方法 ,研究了细水雾对障碍物后隐藏火焰的抑制效果。实验发现 :对于水平方向施加水雾 ,能够有效地抑制火焰。通过与哈龙灭火剂灭火有效性进行对比 ,发现在有障碍物时 ,细水雾灭火效率尚待提高     

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。     

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。     

“细水雾灭火模拟实验系统的研制与应用”通过专家鉴定

由火灾实验室承担的“细水雾灭火模拟实验系统的研制与应用”通过专家鉴定。该项目属国际前沿研究课题。主要通过模拟实验对不同雾化方式、不同实验工况条件下细水雾滴径和速度分布以及雾通量等特性参数进行了动态测量和分析 ;研究了细水雾与火焰相互作用的机理 ,揭示了雾通量与细水雾灭火有效性之间的内在关联 ;研究了在开放空间和受限空间细水雾与油池扩散火焰、木垛火焰相互作用的动力学过程 ,对细水雾与火焰相互作用的过程进行了实时、多参数的同步实验测量 ,并建立了细水雾作用下对红外热场诊断结果的修正方法 ,从而为系统、深入地研究…     

细水雾仔仰制障碍物稳定火烯的实验研究

采用模拟实验的方法,研究了细水雾对障碍物后隐藏火焰的抑制效果,实验发现,对于水平方向施加水雾,能够有效地抑制火焰,通过与哈龙灭火剂灭火有效性进行对比,发现了有障碍物时,细水雾火效率尚待提高。     

含添加剂细水雾抑制瓦斯爆炸有效性试验研究

为进一步提高细水雾的抑爆灭火效能,在建立细水雾抑爆系统试验平台的基础上,选用MgCl2、FeCl2和NaHCO3这3种添加剂,研究细水雾对瓦斯爆炸火焰的抑制效果.结果表明:使用含添加剂细水雾后,体积分数为9.5％的瓦斯的爆炸传播速度从13.8 m/s至少降到2.75 m/s;水雾区火焰长度最多缩短了242 mm;含0.8％FeCl2的细水雾有效性系数为6,有效性最高;从火焰图片剖面像素分布可以看出,火焰的辐射体温度均出现了不同程度的降低.不同添加剂不同程度地提高了细水雾的灭火效能,对瓦斯体积分数接近化学当量比的火焰传播有明显抑制效果.     

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。     

火焰羽流区细水雾利用效率及控制研究

为提高细水雾的灭火效能,研究细水雾对火焰的冷却性能。建立火焰区细水雾的运动、传热与传质模型,采用此模型全面评估影响细水雾穿透距离和汽化性能的因素,提出一种合理确定液滴初始粒径和初始速度的方法,以及能够提高细水雾利用效率的射流协流细水雾系统。结果表明:各因素影响作用由大至小排序为液滴初始粒径、传热温差、液滴初始速度、火焰羽流速度;该系统能够显著提高细水雾的穿透距离,增大细水雾的汽化率。     

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。     

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.     

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。     

双流体细水雾对木垛火的灭火特性研究

使用气泡雾化喷头和氮气、空气及二氧化碳3种雾化气体对木垛火进行双流体细水雾灭火试验,研究了双流体细水雾与木垛火的相互作用特点及细水雾和雾化气体的协同灭火机理.结果表明,水流率足够的条件下,双流体细水雾可以快速抑制木垛火,但完全扑灭木垛内部的火焰需要较长时间;喷头施加的水流率越大,灭火时间越短;雾化气体起到了辅助灭火的作用,且雾化气体本身的灭火能力越强,对应的双流体细水雾的灭火时间越短.     

高压细水雾灭火系统对汽车轿厢火灾灭火效果试验研究北大核心CSCD

为研究高压细水雾灭火系统对小型汽车库汽车轿厢火灾的灭火有效性,采用全尺寸实体试验方法,研究了轿厢火灾在3种开窗状态下的发展及高压细水雾灭火系统的防控效果。结果表明:汽车轿厢发生火灾时,轿厢密闭性及开窗面积对火灾发展及高压细水雾灭火系统的启动影响较大;当车窗玻璃敞开时,轿厢火灾为燃料控制型火灾,燃烧猛烈,高压细水雾灭火系统在起火后122 s便启动,车库顶棚表面测点最高温度为101.8℃;在高压细水雾灭火系统作用下,轿厢火灾得到有效控制,轿厢内温度、车库内温度及车库建筑构件的表面温度均快速降低,相邻汽车表面测点最高温度为54℃,车库防火分隔构件表面测点最高温度为59℃,相邻汽车及建筑构件保持完好,达到了较好的灭火、控火效果。     

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。     

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。