细水雾抑制扩散火焰的数值模拟

通过实验和数值模拟研究了细水雾抑制扩散火焰的作用过程，探讨了细水雾抑制扩散火焰的机理和规律。细水雾抑制扩散火焰主要是通过水雾的蒸发潜热吸热、热容吸热、稀释氧气等作用，达到控制和扑灭火灾的目的。在实验的基础上，进行了一维数值模拟，其模拟结果与实验数据的物理趋势基本一致，验证了实验结果的合理性。     

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。     

基于综合管廊火灾特性的细水雾灭火系统应用研究

综合管廊电力电缆舱室具有较高的火灾危险性,一旦发生火情,极易酿成重大火灾事故。笔者研建了综合管廊实体火灾试验平台,开展了不同工况条件下的细水雾灭火系统局部应用与全淹没应用灭火试验研究。研究表明,对于综合管廊电力舱,细水雾灭火系统宜采用全淹没灭火方式;若需采用局部应用灭火方式,应对着火分区与相邻分区同时喷射细水雾,并保证一定的灭火区间长度和喷雾强度。灭火过程中,通风排烟系统与门窗洞口严重影响细水雾灭火性能,火灾时应及时联动关闭;全淹没应用时,适当增大系统喷雾强度,是保障细水雾高效能灭火的关键。     

聚氧乙烯型非离子表面活性剂在细水雾灭火中的应用

以几种O系列聚氧乙烯型非离子表面活性剂为添加剂,利用表面张力仪、激光粒度分析仪、乳化性能实验等详细研究了它们对水的物理性质(表面张力、喷雾粒径、乳化性能)的影响.根据测试结果,以O-8为细水雾添加剂,利用灭汽油油盆火实验研究了含O-8细水雾的灭火性能,并用烟气分析仪分析了灭火过程中的烟气(氧气、一氧化碳和二氧化碳)浓度.实验结果表明:O系列聚氧乙烯型非离子表面活性剂的加入能显著降低水的表面张力、减小细水雾的粒径分布、增强水的乳化性能.与纯水细水雾相比,含O-8的细水雾具有更好的灭火性能,并有利于抑制汽油燃烧过程中一氧化碳和二氧化碳的产生.     

含复合添加剂细水雾抑制锂电池火灾效果分析

利用自主设计的实验平台,探究含复合添加剂的细水雾对锂电池火灾的抑制效果。分析在添加剂质量分数为0~4.5%的细水雾作用下电池冷却速率、最高温度的变化趋势以及复合添加剂的灭火机理。结果表明:在细水雾中加入复合添加剂能大大提高细水雾抑制锂电池火灾的能力;复合添加剂质量分数为4.0%时抑制效果最佳;复合添加剂主要通过增大物理吸热能力以及捕捉化学自由基起到增强细水雾灭火性能的作用。     

含NaCl低压细水雾抑制受限空间油池火研究

针对高压细水雾灭火系统在抑制船舶油料火灾过程中的强化燃烧及设备布置空间大等缺点,利用1.5 m×1.5 m×1.0m封闭舱室平台,以正庚烷为燃料,实验研究不同NaCl质量分数(5%、10%、15%、20%)添加剂的低压细水雾(0.2～0.6 MPa)抑制油池火特性。分析了细水雾灭火过程中的燃烧状态、火焰温度和灭火时间。结果表明:在压力为0.4、0.6 MPa下的细水雾,灭火时间随着NaCl质量分数的提升大致呈"V"型规律;在相同的NaCl质量分数下,压力越高,灭火效果越好,时间最短为35 s。     

含添加剂细水雾灭动力锂离子电池火灾实验

自主设计的动力锂离子电池火灾灭火实验装置,由燃烧室、样品支架、加热设备、测量仪器组成,对含表面活性剂细水雾抑制动力锂离子电池火灾的有效性进行研究。分析含单一表面活性剂细水雾作用下电池灭火时间、温度及降温速率等参数的变化。在此基础上进行筛选、复配,研究含复合表面活性剂细水雾抑制动力锂电池火灾的有效性,得出最优复配比例。相比于纯水细水雾,所选用的表面活性剂均能不同程度地抑制动力锂电池火灾,所需灭火时间由小到大为:SDBSEL-20X-405SDSTween-80。     

不同氧浓度船舶机舱油池火灾热流场特性

搭建1.5 m×1.5 m×1.0 m的船舶封闭舱室火灾实验平台,以柴油池火为火源,对初始氧气体积分数为19%、20%、21%条件下的火灾演变特性进行研究。采用数值模拟和实验相结合的方法,分析舱内温度场和速度场的变化。研究结果表明:燃烧初期阶段,初始氧气浓度增加,靠近火焰根部的温升明显,而顶部区域的升幅较小;燃烧后期阶段,初始氧气浓度降低,火焰燃烧状态改变,燃烧速率和燃烧温度降低。初始氧气浓度的降低使舱内整体温度和空气流速下降,油池火燃烧速率随之下降。     

细水雾粒径对地下综合管廊电缆舱灭火效果的影响研究

基于理论推导,结合实体实验及FDS模拟实验,讨论不同粒径细水雾扑救电缆舱火灾的灭火有效性。自行设计电缆舱灭火研究实验台,以聚氯乙烯电缆为研究对象进行全尺寸实验。对比空烧实验与粒径为80、110、150μm细水雾作用下的火场参数,结合FDS模拟粒径为50～250μm的9种工况,分析火场温度、O_2体积分数及灭火时间变化规律。结果认为,在压力和流量满足一定条件的情况下,50～100μm细水雾扑救电缆舱的火灾效果较好;115～130μm是细水雾系统表面冷却机理过渡为隔氧窒息机理的临界粒径值;细水雾系统隔氧窒息作用的灭火效果优于表面冷却作用。     

细水雾熄灭受限空间油池火主导机理分析

通过对细水雾熄灭油池火实验过程中温度场的分析，得出了池火火焰存在核心反应区、通风控制区和燃料控制区。通过对烟气成分和池火燃烧熄灭过程中的能量分析可知，细水雾吸热膨胀、稀释氧气和窒息对熄灭油池火所起的作用非常微弱。细水雾对油池火的作用过程可分为主导机理不同的两个阶段，初期主导机理为气相冷却和衰减热辐射，后期主导机理为表面冷却。     

客栈中细水雾灭火技术有效性实验研究

在搭建细水雾和传统闭式喷头的实验平台上,对比细水雾灭火系统和传统的水喷淋系统的控火、灭火性能,研究细水雾灭火抑制客栈火灾的有效性,并对其进行分析。研究发现:在水雾足量的情况下,与传统的水喷淋系统相比,细水雾灭火系统能快速、有效的抑制客栈中的火灾,降低烟气温度。     

综合管廊电缆舱灭火系统效果研究

针对某综合管廊的电缆舱室,采取全尺寸实验和数值模拟结合的方法,探究综合管廊内电缆舱的火灾特性,对比分析干粉灭火系统和高压细水雾灭火两种灭火系统的灭火效果。将火源功率为0.7 MW 的乙醇火设置于电缆架底部,观察火灾发展和烟气蔓延情况,分析电缆舱火灾特性;对比两种灭火系统开启后管廊内的温度和烟气变化规律,分析灭火效果。在实验基础上利用FDS 软件进行数值模拟以补充验证多工况火灾灭火结果。结果表明,电缆舱关闭防火门后,火灾不会持续发展,舱内温度稳定在600～700 ℃之间;干粉灭火系统有效灭火时间较短,且降温效果有限,火源上方温度降至440 ℃后发生了复燃现象;高压细水雾系统有效灭火时间较长,可以持续进行灭火,降温效果较为明显,且对于烟气蔓延有较明显的抑制作用,能为后续消防队员进入创造有利条件。     

细水雾抑制火灾蔓延的影响因素与灭火效率的实验分析

细水雾灭火系统是一种灭火效率高,对环境友好的灭火技术,其应用范围正逐步扩大。本文在整理分析相关研究资料的基础上,讨论了细水雾抑制火灾过程中的影响因素,并介绍了最近的研究成果。通过系列不同工况的实验,探讨了细水雾灭火过程中压力与喷射角度对灭火效率的影响因素。根据实验结果与分析,得出以下结论:细水雾的生成压力越高,速度越高,粒径越小,动量越大,灭火所需时间就越短,但是增大压力提高灭火效率存在极限值。     

细水雾对综合管廊火灾烟气影响研究

通过实体实验及FDS数值模拟研究细水雾对综合管廊火灾烟气的影响规律。实验采用支线综合管廊,尺寸为12.0m×2.5 m×2.9 m,两端开口,风速0 m/s。实验结果及模拟结果表明:细水雾能有效降低管廊顶棚温度,火源正上方降温效果最明显;但细水雾作用会增加管廊顶棚烟气浓度和管廊内空气流动速度,降低烟气扩散高度,并使管廊内出现空气回流现象。     

细水雾对交通工具火灾的抑制与扑灭作用

为了研究细水雾灭火技术在公共交通上的应用效果,建立了一个与公共交通车厢相似的消防实验平台,并在30、60、80、100s时分别释放细水雾进行灭火,获得了良好的灭火效果。研究发现细水雾一旦超过某一压力,灭火效果改善不大;经过对灭火过程中实验房内温度变化研究发现,细水雾在扑灭交通工具这类受限空间火灾时,具有良好的火场降温效果,能够很好地保护人员和设备安全,但要尤其注意火焰的瞬间强化作用。     

高压细水雾系统在北京地铁地下停车场的应用

讨论高压细水雾系统在地铁地下车库的应用方式及作用论述北京地铁十号线二期五路停车场高压细水雾系统的方案和控制策略。在火灾发生时采用高压细水雾幕可达到隔热、降温阻烟、控火的功能延缓火灾蔓延,为火灾情况下的逃生、救援赢得宝贵的时间减少了火灾的人员伤亡及财产损失。     

顶棚水平开口对细水雾灭室内火的影响研究

对细水雾扑灭具有顶棚水平开口的室内池火进行了实验研究和理论分析.研究表明,池火热释放速率较大时,在高温烟气作用下,细水雾能快速蒸发产生大量的水蒸气.在水蒸气的稀释作用和燃烧耗氧作用下,燃烧区域的氧气浓度迅速下降到极限氧浓度,火焰因此而窒熄.在池火热释放速率较小时,水蒸气稀释和燃烧耗氧对燃烧区域内的氧气浓度影响较小.细水雾雾滴冷却火焰和销毁自由基可能成为灭火的主要机理.在以上两方面机理共同作用下,出现灭火时间随着池火热释放速率的增大而减小的实验现象.顶棚水平开口的位置和面积决定进入室内到达燃烧区域的空气流量,从而影响细水雾的灭火时间.实验表明,开口位置与火源的距离越大,灭火时间越短;而开口面积越大,灭火时间越长.     

涡喷消防车喷射复合射流灭火效果实验研究

介绍了超细干粉具有更高的灭火效率和良好的斥水性,可与超细水雾进行复合喷射,形成"超细水雾-超细干粉"射流的特点。通过对涡喷消防车喷射"超细水雾-超细干粉"射流扑救油池火灾的相关灭火实验进行整理分析,阐述了实验过程和涡喷消防车喷射复合射流的灭火效果,为扑救石油化工火灾提供了参考。     

细水雾灭火添加剂的选择与实验研究

通过对国内外细水雾添加剂种类和灭火原理的分析，提出将细水雾添加剂分为物理添加剂和化学添加剂。探讨了在A类火灾和B类火灾中细水雾复合添加剂组成确定的一般性原则，提出对于化学灭火添加剂一般通过实验的方法来确定其组成和质量分数，由不同的火灾场景来确定复合添加剂中物理添加剂的组成。由于添加剂对于细水雾灭火效果各有利弊，采用正交设计的方法确定复合添加剂的组成和质量分数。     

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.