气泡雾化细水雾喷头的研制及其流量特性

结合细水雾灭火要求和气泡雾化技术特点,研制了一种应用于消防领域的新型气泡雾化细水雾喷头,并进行了喷头流量特性的试验研究.试验结果表明:喷头具有良好的灭火效果,试验条件下的最低灭火压力为0.5 MPa.通过测量不同工况下喷头的流量与进液口压力,确定了喷头流量与压力和气液质量比之间的变化规律,分析了喷头进液口、注气孔口、喷口和旋流芯等内部结构对流量的影响规律.     

贮木场原木楞堆细水雾喷头优化布置

对贮木场原木楞堆进行细水雾喷头优化布置实验。根据贮木场原木楞堆燃烧特性和细水雾喷头的灭火特点,优化布置细水雾灭火系统中喷头的数量、安装角度以及安装高度,以便最大限度提高细水雾灭火系统在林区贮木场的灭火效率。利用单变量控制法对比细水雾喷头作用于原木楞堆的灭火实验效果,确定了细水雾喷头的优化布置。结果表明,喷头数量为2个、安装角度为0°~6°、安装高度为5m时的灭火效果最佳。     

单、双喷头细水雾对正庚烷池火灾的抑制作用

为了研究单、双喷头细水雾抑灭正庚烷池火灾的效能和机理,在半体积飞机模拟货舱中开展了单、双喷头细水雾雾滴粒径测试和抑灭20 cm 正庚烷池火灾的实验研究。结果表明,双喷头细水雾协同工作会导致雾滴之间相互碰撞发生二次破碎,有助于雾化效果的提升。通过对燃料表面温度、火焰区平均温度和舱内氧气浓度的测量和计算,对比分析了单、双喷头细水雾抑灭火的主导机理。结果表明,单喷头细水雾灭火的平均时间为283.14 s,耗水量约为3.54 L,燃料表面冷却是其抑灭火的主导机理。双喷头细水雾灭火的平均时间为212.22 s,耗水量约为5.31L,火焰冷却是其抑灭火的主导机理。     

直射—旋流预混细水雾喷头设计及灭油火实验研究

针对直射喷头雾化角小以及机械旋流喷头穿透性差的问题,设计了直射-旋流预混细水雾喷头。建立喷头流场模型并进行仿真对比分析,得出直射喷口直径及喷口距离变化对雾化性能的影响规律。结果表明,直射喷口直径为1.5 mm,喷口距离为1.0 mm时,总喷口的切向速度和轴向速度大小及分布均比较理想,能达到很好的雾化效果。通过灭油类火实验表明,设计的直射-旋流预混细水雾喷头对于火场温度的抑制效果比普通喷头更好,相对于普通喷头灭火时间缩短20%。     

含NaCl添加剂细水雾灭柴油油池火试验

采用析出式气泡雾化系统,在受限空间内使用含NaCl添加剂细水雾与不含NaCl添加剂细水雾进行灭柴油油池火的试验,通过改变NaCl添加剂浓度和喷头距离油盘的高度,探究含NaCl添加剂细水雾的灭火效能,分析灭火机理。试验表明,含NaCl添加剂细水雾比纯细水雾和只含CO_2的细水雾具有更好的抑制效果;细水雾的灭火时间并不是随着添加剂的浓度变化而呈线性变化的;当NaCl添加剂浓度不同时,喷头距离油盘的灭火最佳高度亦不同。     

移动式高压直接雾化细水雾灭火系统

简介了细水雾的定义及细水雾灭火系统的应用范围，介绍了采用直接高压雾化产生细水雾的移动式高压直接雾化细水雾灭火装置，并对移动式细水雾灭火系统的外部雾化特性参数如断面速度、雾滴粒径进行分析，同时测量了喷雾距离和充分雾化距离，最后进行了系统实际灭火效果试验，试验结果表明系统灭火效果良好。     

不同工况下细水雾灭火效能影响的数值模拟

采用FDS对单室火灾中细水雾与火焰相互作用过程进行数值模拟分析,探讨细水雾与火焰相互作用过程中不同区域的细水雾灭火机理,分析粒径分布、速度和雾化角度对细水雾灭火产生的影响.模拟结果表明:在细水雾与火焰相互作用过程中粒径分布对灭火效能影响显著;细水雾在粒径小于100 μm时不能实现有效灭火;当粒径为200～400 μm时细水雾能有效抑制火焰发展并熄灭火源;在细水雾灭火机理中,相对于气相冷却和隔氧窒息,细水雾的表面冷却作用起到主导作用;细水雾喷射速度对灭火效果影响较大,细水雾动量不小于火羽流动量是火灾发展得到有效控制的重要前提;细水雾有效雾通量随着雾化角度增大而逐渐减小,雾化角度增大不利于细水雾灭火效能提高.     

一种旋流式喷嘴的雾化实验研究

细水雾喷嘴是细水雾灭火系统的关键部件。本文主要采用激光多普勒测试仪（LDV）和相位多普勒粒子测量仪（PDPA）对一种旋流式喷嘴进行雾化实验研究。通过实验得到了不同测试压力下,喷嘴的流量、流量特性系数K、雾化锥角θ、水平射程、索特尔平均粒径（SMD）和粒子轴向速度的分布情况,最后得到了这几个参数随测试压力的变化关系。所测试的细水雾灭火喷头具有较大的轴向动量和径向动量,有利于扑灭深位火灾和扩大灭火范围。     

喷头安装角度对综合管廊细水雾灭火的影响

为研究综合管廊火灾中喷头安装角度对细水雾灭火效果的影响,搭建实体火灾实验平台,利用FDS 模拟分析7 种喷头安装角度下细水雾对烟气温度和烟气层高度的影响。结果表明：侧喷无线槽工况火场温度下降得更快,降温效果更好;喷头安装角度≤50̊ 时,灭火时间少,灭火效果好,当喷头安装角度＞50̊时,灭火时间增加,灭火效果变差;喷头安装角度与平均温度降低值有一定的关系,但不呈线性关系,结合降温效果与烟气层高度,建议细水雾喷头安装角度为50̊ 。     

细水雾系统参数对有障碍物液体火灾灭火效果的影响

利用FDS 数值模拟软件，采取控制变量法设置4 组数值模拟，分别研究细水雾系统水滴粒径、雾化角度、喷水强度、喷头高度对火源周围存在无法燃烧或尚未开始燃烧的障碍物情况下灭火效果的影响。研究发现，当火源设置为乙醇池火时，存在障碍物条件下，细水雾系统水滴粒径设置在250~400 μm，雾化角度设为120°，喷水强度设为2.0~2.5 L/（min·m2），喷头高度距障碍物1 m 时灭火效果较为理想。     

侧向喷射条件下细水雾扑灭水平表面流淌火研究

为探讨侧向喷射条件下细水雾扑灭流淌火的技术可行性,针对水平表面流淌火,在考虑火焰辐射、燃料与垫层之间的对流换热基础上,建立细水雾在开敞空间扑灭流淌火理论模型,实验研究细水雾喷头排数、倾斜角度对火焰形状、火焰温度、灭火机理和灭火时间的影响。结果表明：细水雾冲击燃料加快其流淌时可以增强灭火能力;采用单排喷头水平喷射时可有效抑制一侧火焰且对火焰拉伸作用最强;采用双排喷头水平喷射时,可有效抑制两侧火焰且灭火速度最快;当喷头向上倾斜15°时,细水雾冷却燃料能力减弱并使灭火时间变长。     

熄灭森林阴燃火的细水雾喷头设计与仿真

森林大火后的残余地表余火及地下阴燃火是引起二次森林火灾的主要原因,为防止发生二次森林火灾,清理森林余火和阴燃火是必要的.细水雾作为哈龙灭火剂的最佳替代品,被广泛应用在消防领域.本文设计一种适合熄灭森林余火和阴燃火的撞击分流高压细水雾喷头,采用Fluent进行喷头流域的仿真,分析喷孔孔径、喷孔长度和喷孔喷雾锥角对喷出细水...     

细水雾灭火系统在小型汽车库火灾中的灭火效能试验研究

摘 要：针对小型汽车库的火灾防控,建立了5.95 m×7.6 m×3.6 m全尺寸汽车库火灾试验平台,研究了高压细水雾灭火系统单个喷头在不同系统工作压力（6,8,10 MPa）下的洒水分布性能,分析确定了小型汽车库细水雾灭火系统设计参数及喷头布置位置;并采用细水雾灭火系统对汽车库内汽车后座火灾开展了灭火试验研究。结果表明：采用高压细水雾灭火系统能有效抑制小型汽车库内汽车火灾发展,并可很好地保护汽车库的围护结构及相邻汽车。本文研究确定小型汽车库的高压细水雾灭火系统采用闭式系统,系统工作压力为10 MPa,设计喷雾强度不小于2.0 L/（min·m2）,流量系数取K=3.0等设计参数以及喷头的布置位置,可使灭火系统达到较好的灭火、控火效果。     

Experimental study of water mist fire suppression in tunnels under longitudinal ventilation

This paper studies water mist fire suppression under different longitudinal ventilation velocities in tunnels by small-scale experiments. After a scaling study, two mist nozzles are used for suppressing crib fires under 5 ventilation speeds. The result comes out that fire suppression process can be divided into three stages including flame unitary restraining stage, surface flame extinguishing stage and inside flame suppression stage. Several factors influencing efficiency are investigated. When the interval between mist nozzle and fire source enlarges, the relationship curve between fire suppression time and ventilation velocity shows a ‘V’ figure. The best ventilation speed exists. Following the rules summarized, a coupling system of water mist and ventilation may increase fire suppression efficiency remarkably.     

气液流量对低压双流体细水雾雾场特性的影响

由于对民机货舱中不同气液流量的低压双流体细水雾研究较少,且对单个喷头雾通量和雾动量的定量、定性分析不够完善,还需设计开展实验进行更深入的研究。参考美国联邦航空管理局（简称“FAA”）制定的相关标准,设计并搭建飞机货舱低压双流体细水雾实验平台,主要包括FAA全尺寸飞机货舱、低压双流体细水雾系统。采用的喷头与常规的喷头有所不同,喷出的细水雾是一个圆形平面,具有优良的弥散性和滞空性。实验中采用马尔文粒径分析仪结合Spraytec软件测量不同气液流量下的细水雾雾滴粒径,发现当气体流量从250 L/min增加至350 L/min、液体流量保持0.5 L/min不变时,细水雾雾滴粒径从130 μm降低至95 μm;当液体流量分别为0.75 L/min和1.0 L/min时,粒径大小分别从161 μm降至110 μm,从201 μm降至142 μm。根据美国防火协会的标准,采用量杯收集法测量得到不同气液流量下的雾通量,发现单独增加气体流量或液体流量,其雾通量都会增加。当气体流量为350 L/min、液体流量为1.0 L/min时,雾通量达到最大值,为0.255 L/（min·m2）。利用粒子图像测速仪的高速摄像机拍摄喷雾照片,测量雾滴速度,结果显示,在3种不同的液体流量工况下,随着气体流量从250 L/min增加至350 L/min,对应的雾滴速度均近似以0.04的增长率上升,最小值为8.5 m/s,最大值为16.0 m/s。在假设细水雾雾滴形状为球状时,雾动量关系式由雾滴质量与速度的乘积得到。选取雾滴速度最大值代入公式,得到单个雾滴在不同气液流量下的雾动量变化曲线,发现当气体流量为250 L/min、液体流量为1.0 L/min时,单个雾滴动量达到最大值,为3.6×10-8 kg·m/s。通过实验研究不同气液流量对低压双流体细水雾雾场特性的影响,得出以下结论：当液体流量不变,气体流量从250 L/min以25 L/min的变化率增加至350 L/min时,雾滴粒径和雾动量逐渐减小,而雾滴速度和雾通量逐渐增加;当气体流量不变,液体流量从0.5 L/min以0.25 L/min的变化率增加至1.0 L/min时,雾滴粒径、雾动量和雾通量均逐渐增大,而雾滴速度逐渐减小。对于单个雾滴,雾动量取决于雾滴粒径的大小;而对于喷头喷出的所有雾滴,雾滴速度决定了整体雾动量的大小。今后课题将进行细水雾灭火实验,探究达到最佳灭火效果的气液流量。结论可用于飞机货舱细水雾灭火系统的设计与改进,为飞机防火系统一些参数的设置提供了实验和理论基础。     

全氟己酮灭火剂局部应用灭火技术研究

以全氟己酮灭火剂局部应用灭火技术为研究对象，基于旋芯喷嘴低压大流量雾化的特性，利用Fluent 进行了该类喷嘴的外流场仿真，完成了雾化后的灭火剂浓度分布特性仿真分析，并确定了浓度分界点；结合吉利兰半经验公式，推导出了针对不同雾化半角的喷嘴流量计算公式，并建立了局部应用灭火计算方法；结合实验，验证了局部应用灭火技术方法的准确性。研究表明：高度变高、雾化半角变大、温度变高、粒径变小，均会导致所需灭火流量的增大，其中雾化半角对灭火流量的影响最大；结合浓度分布特性和喷嘴流量计算公式建立的局部应用灭火计算方法，能够实现可靠灭火。