低压双流体细水雾抑制锂离子电池热失控研究

利用自主设计的实验平台,采用加热棒模拟锂电池外部过热场景,分别在95、80、60 kPa的环境压力下对18650型锂电池热失控表面温度和CO体积分数变化进行对比,探究低压双流体细水雾对锂电池热失控的抑制效果。结果表明：低压双流体细水雾可在低雾化压力下产生较小的雾滴粒径,并能有效抑制锂电池热失控与热传播,减少CO生成量;雾化压力为1.2 MPa时产生的细水雾雾滴粒径最小,冷却效果最好。随着环境压力降低,细水雾的抑制效果下降。可考虑使用惰性气体作为雾化气体,增强灭火效果。     

最新水消防技术中压单流体细水雾系统介绍

由于气体灭火系统在安装和使用成本、维护、对付火灾复燃和环保等方面存在的缺陷,除了气体灭火系统本身在不断改进外,在取代气体灭火技术方面,水消防技术的发展是最迅速,最有效的.双流体细水雾系统替代气体灭火系统,国外使用多年了,国内也在研发双流体细水雾技术,近年相应系统产品也已问世.双流体细水雾系统虽然有了细水雾优良的灭火性能,但由于仍然需要使用高压气体,所以没有完全消除气体灭火系统的缺陷.20世纪末期,作为水消防的最新技术,美国研究用中压单流体细水雾系统来替代气体灭火系统和大喷水强度的喷淋系统,在完成了产品的大量灭火试验和取得UL、FM认证后,作为一种经济、有效的水消防新技术,开始在美国和世界各地广泛使用.产品分为两大类型,一类使用于陆地的工业、商业建筑和设备保护,一类使用于舰船保护.中压单流体细水雾系统,完全排除了气体灭火系统的缺点,具有气体灭火和水灭火的双重优点,由于消防耗水量很少,大大降低了消防的水渍损失.除用来替代气体灭火系统外,也可以代替常规的水喷雾系统和某种场所的水喷淋系统.本文介绍用于陆地美国AquaMist(○R)细水雾系统,用于舰船的系统将另文介绍.     

受限空间内细水雾灭火有效性实验研究

主要研究了在不同雾场强度分布条件下细水雾灭火有效性,通过集水法测量细水雾喷头在不同压力下雾场强度分布情况,并根据其雾场强度不同,在3m×3m×2.8m标准实验间内设定不同的火源位置,进行灭火有效性实验.实验表明,在受限空间内,细水雾灭火的临界雾场强度值会减小,但是同开放空间中的实验类似,雾场强度低于临界值时,难以熄灭火焰,同时会造成火焰强化.文中为细水雾系统在实际工程案例中提供一定的依据.     

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。     

两相流细水雾灭B类火实验研究

采用气液同管雾状流输送方式,在两相流系统中设置雾化混合器,使结构简化.实验研究不同热释放率时两相流细水雾的灭火特性及规律.采用热电偶树和气体分析仪测量火焰温度及火场氧浓度,通过灭火时间评价细水雾的灭火效率,将两相流细水雾的灭火效果同单相流进行对比.实验结果显示,热释放率对细水雾的灭火效果影响显著;两相流在较低压力下就可达到单相流较高压力的灭火效果.     

细水雾灭火强化火焰现象实验研究

通过自主研发的析出式气泡雾化细水雾系统对酒精、汽油、柴油、煤油进行灭火实验。针对空气扰动、水煤气反应、液滴喷溅三种可能性,通过不同的实验验证探究细水雾灭火强化火焰现象的原因。实验采用的喷嘴为具有单通道输送双流体功能的新型喷嘴,流量为120kg/h,SMD平均粒径为112μm,向下的纵向速度为26.49m/s,距离油盘0.9m,出口压力为0.3 MPa。实验结果表明:柴油、煤油等燃料强化的现象主要由空气扰动和液滴飞溅因素所致。酒精的强化现象只是由于油滴飞溅因素所致。     

含磷酸二氢铵细水雾灭火有效性研究

采用小尺度灭火实验,在标准受限空间下研究磷酸二氢铵添加剂不同添加量对细水雾扑灭汽油池火的有效性,分析磷酸二氢铵的加入细水雾灭火机理的不同。受限空间尺寸3 m×3 m×3 m,油盘直径33 cm,工作压力2 MPa。结果表明:加入磷酸二氢铵后,火焰温度明显降低,且大大缩短了细水雾的灭火时间;随着磷酸二氢铵浓度的不断增大,细水雾的灭火时间先减小后增大,存在一个最短的灭火时间。     

含添加剂细水雾灭油池火的实验研究

采用析出式气泡雾化系统,在受限空间内使用质量分数为1%、不同种类的添加剂和纯细水雾进行灭油池火的对比实验,通过喷嘴雾化特性、灭火时间、火焰温度分布、CO含量变化对不同压力下熄灭油池火的机理和有效性进行分析。实验结果表明:灭柴油火时,含1%KCl添加剂细水雾的灭火效果最佳,化学灭火作用占主导;灭汽油火时,含1%SDBS添加剂细水雾的灭火效果最佳;不同种类的添加剂呈现出不同的灭火效果,但都优于纯细水雾。     

油盘形状对细水雾灭火效果影响的研究

采用正庚烷为燃料,在长4.6 m,宽3.2 m,高4 m的空间内,对圆形和方形油盘在不同预燃时间条件下进行灭火实验,在实验过程中采用热电偶树和气体分析仪对火焰温度及火场氧气体积分数进行测量,得到不同油盘形状对细水雾灭火的影响规律.     

细水雾与固体木垛火相互作用的实验研究

为了更好地研究细水雾熄灭固体火焰的机理及其有效性 ,建立了单流低压细水雾灭火模拟实验平台 ,在 3m× 3m× 3m的受限空间中开展了一系列的灭火实验。实验过程中采用了两种不同功率的木垛火源 ,利用热电偶和红外热像仪对细水雾施加前后的火焰的温度场进行了实时观察研究 ,结果表明当细水雾的压力低于 0 .2 MPa时 ,细水雾不能有效地扑灭木垛火 ,当细水雾的压力较低时 ,喷嘴距火焰表面的距离和细水雾施加的流量是影响细水雾灭火有效性的关键因素 ;同时 ,功率越大的木垛火 ,越易被细水雾扑灭。