细水雾抑制熄灭固体火的机理

利用三维激光粒子动态分析仪对细水雾喷嘴的雾场特性进行了测量,选择两种典型固体可燃物作为燃料,研究细水雾抑制熄灭固体火的过程,重点考察细水雾扑灭固体火的灭火机理.实验结果表明,细水雾扑灭固体火主要依赖细水雾对燃料表面的冷却吸热.相同灭火条件下,表面碳化型固体比非碳化型固体可燃物更容易被细水雾扑灭,但是前者在明火熄灭后,表面及内部残余炭仍能够维持较长的氧化燃烧,因此需要用更多的冷却时间来阻止复燃.细水雾通量对固体灭火时间的影响满足边际效用递减规律,并存在一个最佳值,即可利用最小细水雾通量获得最大灭火效率.     

灭火添加剂对细水雾性质与灭火效能的影响

为了提高细水雾的灭火效能,研究了两种复合细水雾灭火添加剂G1和G2对水的物理化学性质的影响.通过试验研究了G1和G2对水溶液密度、黏度、表面张力、细水雾粒径分布以及灭火效能的影响.结果表明,G1和G2对水溶液的密度和黏度影响不大,G1使水溶液的表面张力和细水雾的雾滴粒径减小,G2使水溶液的表面张力和细水雾的雾滴粒径增大.通过清水细水雾和含G1和G2的细水雾熄灭煤油池火的试验,得到灭火效能的顺序:含G1细水雾＞含G2细水雾＞清水细水雾.分析了含G1和G2的细水雾对煤油池火的抑制熄灭机制,G1和G2中各成分之间的偶合效应提高了细水雾的综合灭火效能,含有G1的细水雾主要是通过提高细水雾蒸发吸热降温效果及气相俘获自由基的作用来提高灭火效能,而含有G2的细水雾主要通过提高大粒径雾滴穿透火羽流,冷却燃烧物表面及气相俘获自由基的作用提高灭火效能.     

细水雾与液体燃料火焰相互作用的小尺度实验研究及简化模型

细水雾灭火技术是可以替代哈龙灭火剂的绿色灭火技术。以此为工程背景,开展了细水雾与液体燃料火焰相互作用的小尺度实验研究,结果表明:预燃时间、喷雾气压、细水雾气源种类等参数对灭火过程有重要影响。细水雾抑制熄灭液体燃料火焰的主要机理是燃料表面冷却效应。建立的液体燃料平均温度零维简化模型与实验结果吻合较好。     

含NaCl添加剂细水雾对不同燃料池火灭火性能的实验研究

为了提高普通细水雾的灭火有效性，克服不足之处，研究了含NaCl灭火添加剂的细水雾与油池火相互作用的过程。重点研究了不同质量分数、不同工作压力、不同燃料条件下，细水雾的灭火有效性。研究结果表明，向细水雾中加入NaCl，显影响其灭火性能。细水雾的灭火对间与加入的NaCl质量分数间呈现出“W”形的关系曲线；细水雾喷头工作压力和燃料性质也影响细水雾的灭火性能：工作压力越高，平均熄灭时间越短；在相同的实验条件下，含NaCl添加剂的细水雾熄灭煤油火的时间小于酒精火的时间。含添加剂细水雾的灭火有效性，存在着细水雾与灭火添加剂的最优质量分数配比关系。     

受限空间中细水雾灭火的准稳态模型

通过受限空间中大量细水雾灭火实验，总结出预测细水雾系统灭火效果的准稳态模型。该模型是针对细水雾扑灭有障碍火的情况而发展的，火焰的熄灭主要是由于燃料燃烧耗氧和细水雾汽化稀释造成氧气浓度的降低而导致的，忽略了细水雾与火焰的直接作用，模型基于能量守衡，要求输入以下参数：火源功率、受限空间的几何结构、通风口面积和细水雾施加流量，通过模型预测出稳态时受限空间的温度和氧气浓度，进而可以确定临界火源的尺度(功率大小)，同时能准确预测较大功率范围火的熄灭时间。     

细水雾与油雾火焰相互作用的实验及数值模拟研究

开展了细水雾抑制熄灭燃油油雾火的实验研究,并在试验研究的基础上,利用大型计算流体力学商业软件模拟研究细水雾与油雾火焰的相互作用。研究表明,细水雾熄灭油雾火的机理是降低可燃物与氧气混合浓度比和动力学效应、火焰冷却与衰减热辐射。在细水雾与油雾火焰相互作用动态过程中模拟计算与实验有一定程度的吻合;模拟计算表明细水雾有效灭火的前提是快速穿透火焰。     

受限空间内细水雾抑制熄灭火焰过程中一氧化碳的生成率

细水雾抑制熄灭火焰过程中一氧化碳的浓度是评价细水雾灭火系统安全可靠性的一个重要参数.本文通过受限空间内细水雾抑制熄灭障碍火的模拟实验研究,发现细水雾抑制熄灭火焰过程中一氧化碳生成率存在两种控制模式,即燃料控制模式和细水雾流量控制模式.实验结果表明,在燃料控制模式下,一氧化碳生成率随着燃料流量的增大而增大;在细水雾控制模式下,一氧化碳生成率随着细水雾流量的增大而增大.为了获得两种控制模式的临界转变条件,对燃料控制模式和细水雾控制模式的临界工况进行水蒸气含量分析.通过理论分析,得到一氧化碳生成率控制模式转变的水蒸气含量临界范围与 Suh and Atryeya 理论基本一致,即空气中水蒸气质量分数达到25%~65.5%时,水蒸气对火焰的作用从化学作用转为物理作用,一氧化碳生成率控制模式开始转变     

洁净气体/细水雾联合灭木垛火实验研究

通过小尺寸实验研究了洁净气体灭火剂溴氟丙烯(BTP)和细水雾与木垛火相互作用的特性,发现BTP可以迅速地扑灭木垛表面明火,但是难以抑制其内部阴燃火;而细水雾可以有效地抑制木垛阴燃火,但灭木垛表面明火效率较低.为了克服两者灭木垛火的不足,进而对两者联合灭木垛火进行了研究,并比较了两种不同的联合方式:先喷BTP再喷细水雾以及BTP和细水雾同时喷.结果表明,溴氟丙烯和细水雾联用可以实现两者的优势互补,提高灭火效能,且先喷BTP后喷细水雾比同时喷灭火速度更快,抗复燃时间更长.     

细水雾扑灭油池火的临界条件

通过模拟灭火实验发现细水雾灭火过程中由于雾特性参数的变化而形成两种相异的灭火过程,进而通过理论分析与计算得到了细水雾通过火焰冷却扑灭油池火所需的临界条件,并通过实验室尺度实验与全尺度实验对计算结果进行了验证．在实验中还发现对于下喷式系统而言,细水雾能否穿透烟气羽流层对于细水雾系统能否灭火具有至关重要的影响,为此引入了烟气羽流与细水雾的推力比这一概念,并通过实验确定了采用下喷方式时,细水雾灭火的临界推力比大致为10．     

自然通风房间内油池面积变化对细水雾灭火效果影响的数值模拟

采用大涡模拟、混合物分数模拟和欧拉一拉格朗日粒子运动描述法研究了不同油池面积条件下自然通风房间内细水雾与油池火焰作用过程，分析了加入水雾对着火房间速度场和温度场的影响，推导出油池火焰根部空气卷吸速率与油池尺寸的关系，探讨了细水雾在火羽流的不同区域内的灭火机理。模拟结果表明：加入水雾不仅降低了着火房间热烟气层温度，而且显著影响了房间内速度场，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，油池火根部的空气卷吸速率与油池边长的四次方成正比。