通风条件下细水雾灭火的临界水流率

临界水流率是细水雾系统的重要设计参数.为了研究通风条件对细水雾灭火临界水流率的影响,开展了一系列细水雾熄灭木垛火的模拟实验.实验结果表明,对于木垛火,细水雾的临界水流率同时受到热释放速率、有效喷嘴直径、高度、风速和雾化锥角的影响.基于Heskestad的临界水流率预测模型,利用量纲分析得到的指数关系式对实验数据进行拟合,对纳入通风风速后的模型各参数指数进行了修正,从而将其拓展至通风条件下.     

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.     

细水雾抑制淬火油池火的小尺度实验

通过小尺度模拟实验对两种不同喷头所产生的细水雾抑制熄灭淬火油池火的研究发现,细水雾施加之初对淬火油池火有明显的强化作用,粒径和速度较大的细水雾强化燃烧的程度较大但持续的时间较短,且粒径和速度较大的细水雾抑制熄灭淬火油池火的效率较高.实验观测和分析表明,粒径和速度较小的细水雾主要通过卷吸空气强化燃烧,其灭火机理主要是火焰冷却和燃料表面冷却,粒径和速度较大的细水雾则主要通过共沸强化燃烧,其灭火机理主要是燃料表面冷却.     

高压细水雾系统抑制货架障碍火的实验研究

货架火是商场超市火灾中的主要燃烧形式,对其行为规律的研究有助于该类建筑防灭火工作的开展。分析了利用高压细水雾系统灭货架火的可行性;搭建了高压细水雾灭火的实验平台,通过实验研究了高压细水雾系统控制与扑灭商场超市货架火灾的可能性;测试了细水雾的施加对该类火灾现场温度、辐射热通量强度及烟气浓度变化的影响情况;比较了货架的不同摆放形式对火灾参数的影响。实验结果表明,利用高压细水雾系统灭货架火是有效可行的。     

细水雾作用下气体射流火焰熄灭的临界条件

设计了开放空间条件下细水雾扑灭气体射流火的模拟实验,发现可燃气体流率大小和火焰上升力大小都直接影响了灭火成功与否,进而通过理论分析和计算分别得出了细水雾灭射流火的临界条件,细水雾的吸热功率大于11%～15%射流火的火源功率时可实现灭火,射流上升力与细水雾下压力的比值小于1.0～2.8时细水雾也能够通过克服火焰上升力进而实现灭火,实验结果也显示,相同气体流率情况下气体射流上升力与细水雾下压力的比值越大则灭火时间越长.     

锂电池储能电站火灾与消防安全防护技术综合研究

近年来国内外锂电池储能电站的增量十分可观,用户侧潜力巨大,遂对锂电池储能电站的安全防护提出了更高的要求。现如今锂电池储能舱传统火灾探测器的预警方式存在不足,同时国内外大量应用研究也表明七氟丙烷和全氟己酮是目前较适用于锂电池储能电站火灾的气体灭火剂,但任何单一灭火剂均无法同时起到扑灭明火和抑制大容量锂电池复燃的作用,锂电池储能电站目前缺乏明确有效的灭火技术、系统性的解决方案。本文从极早期火灾探测对储能舱火灾预警的重要性出发,综述了含不同种类添加剂的细水雾对锂电池储能电站火灾的灭火效果,突出了气体灭火剂-细水雾联合应用消防策略的重要性,并提出了清洁高效灭火技术开发的重点和下一步发展方向。     

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．     

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。     

超细水雾抑制受限空间木材燃烧的实验研究

基于木材是火灾中常见的可燃物之一,通过搭建超细水雾抑制受限空间木材燃烧的小尺寸实验平台,研究了超细水雾抑制受限空间木材燃烧的有效性及影响因素.施加超细水雾后,木材的热释放速率和O2的下降速率增大,CO2的生成量增大到固定值时逐渐趋于平稳,这表明超细水雾可以有效降低木材的热释放速率,抑制木材的燃烧.超细水雾抑制木材燃烧的效果依赖于雾通量、预燃时间、施加时间等因素.雾通量充足时预燃时间越长,火焰越容易熄灭;雾通量不足时,超细水雾无法抑制木材的燃烧;预燃时间一定时,雾通量越大,超细水雾抑制木材火焰的效果越好;雾通量和预燃时间一定时,施加超细水雾的时间越长,木材表面越不易有阴燃现象,抑制木材火焰的效果越好.     

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。     

细水雾耦合机械排烟在公路隧道的数值模拟研究

以某公路隧道为研究对象,采用流体动力学软件Fluent,设置火源在细水雾正下方,分析雾化锥角为60°,粒径为100μm时,不同工况下施加细水雾对隧道内温度、氧气浓度、二氧化碳浓度的影响。结果表明:细水雾对火势的抑制效果明显,在没有排烟的情况下,质量流量较小的细水雾(0.1kg/s)可以起到很好的灭火效果,而加大细水雾质量流量(0.2kg/s)对火势的抑制起到很好的促进作用,灭火效果更为明显;在细水雾和排烟同时开启情况下,质量流量较小的细水雾(0.1kg/s)动量不足以克服排烟造成的对细水雾的夹带和飘移作用,灭火效果不佳,温度明显高于同质量流量细水雾的无排烟情况,当质量流量(0.2kg/s)较大时,细水雾与排烟可以优化耦合,在排除高温烟气的同时发挥细水雾的最佳灭火效果。     

细水雾作用下原木楞堆燃烧特性的实验研究

在大尺寸实验室内,就细水雾抑制受限空间楞堆燃烧的有效性及影响因素进行实验研究。对楞堆火的初步实验表明:在细水雾的作用下楞堆火温度和热释放速率快速降低,且雾通量大的细水雾灭楞堆火更迅速,前期楞堆火更易被扑灭;细水雾汽化程度越高,在楞堆火上方漂浮、滞留时间越长,隔氧气作用就越明显,而雾通量太大则影响细水雾汽化效果。     

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。     

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     

多喷嘴组合式细水雾喷头油盆灭火试验与分析

为提高细水雾对油类的灭火性能,研制了一种多喷嘴组合式高压细水雾喷头.设计了一种新型三切向槽式高压细水雾喷嘴,并将该喷嘴安装在组合式喷头本体上,构成多喷嘴细水雾喷头,针对三切向槽式高压细水雾喷嘴进行雾化试验,并对其物化性能进行分析,针对多喷嘴组合式高压细水雾喷头进行灭火试验.试验结果表明,该多喷嘴组合式高压细水雾喷头雾滴直径小,雾化角大,扑灭油类火效率高.     

半封闭空间阴燃模型及向明火转化的研究

为了了解在半封闭空间中阴燃的机制,对水平放置在实验体中的聚氨酯泡沫进行了阴燃实验研究.结果表明,在半封闭空间中,阴燃反应区域温度低且变化幅度小.根据在此条件下阴燃的特点,建立了阴燃区域的模型.分析表明,该模型在未反应区(未燃材料区)中符合得很好,在碳层区中除了接近材料末端处的温度外,其余各处误差不大.从阴燃转明火的实验研究中发现,在半封闭空间中的阴燃很难形成明火,能否向明火转化主要由泡沫中氧气含量控制.     

船舶机舱水雾灭火相似模型分析与设计

以某型3000吨级船舶机舱为原型,根据对船舶机舱火灾蔓延规律的相似理论分析,建立了小尺度船舶火灾模拟实验舱的相似物理模型;确定了船舶机舱细水雾模拟的相似准则关系,并建立了模拟机舱细水雾灭火系统相似物理模型;依据IMO相关细水雾灭火系统有效性评估的实验场景设置和相似模型设计,采用FDS（4.0）对模拟实验舱内细水雾灭火系统进行了数值模拟的实验研究.实验结果表明,在忽略热辐射作用的条件下,对细水雾灭火系统采用相似理论分析,并建立的相似缩比模型可以较好的模拟原型舱室细水雾灭火过程与规律.     

细水雾熄灭K类火灾的全尺寸模拟实验

利用ISO 9705全尺寸多功能热释放速率测试仪在开放空间研究了细水雾作用下K类火灾的发展过程,实验中对细水雾作用下食用油火的温度、热释放速率及烟气的主要特性参数变化规律进行了测量与研究,分析了预燃时间对灭火有效性的影响,系统地阐述了细水雾作用下K类火灾关键特性参数的变化规律．实验发现,细水雾可以有效地抑制K类火灾的发展,在其作用下火焰温度及热释放速率快速降低,并可以有效地冲刷烟气,降低一氧化碳及二氧化碳的浓度,提高氧气的浓度及火场能见度．同时利用稳定火源热释放速率模型计算了K类火灾发展阶段的热释放速率,与实验测量结果比较发现,模型可准确地预测K类火灾发展阶段的热释放速率的变化规律．     

全氟己酮及细水雾灭火装置对大容量三元锂离子电池的灭火实验

本工作搭建了锂电池燃烧-抑制实验平台,以额定容量为150 A·h的三元铝壳动力锂离子电池单体为研究对象,采用电加热方法诱导其发生热失控,研究全氟己酮及细水雾灭火装置对热失控锂离子电池的灭火降温效果,测试了不同工况下的灭火时间、最高温度、质量损失、灭火效率.实验结果表明:标准设计下的全氟己酮灭火装置能够快速灭火,最大降温速率为-15.4℃/s,但随着实验箱内灭火剂浓度下降,灭火后60 s锂离子电池发生了复燃;细水雾灭火装置可以有效灭火,在喷雾后锂离子电池温度降至78.8℃左右,最大降温速率为-26.9℃/s,后续未发生复燃现象,但是其用水量较大,难以开展实际应用.本工作可以为三元锂离子电池进一步的灭火技术研究提供实验支撑.