钠离子改性蛭石对水成膜泡沫灭火剂性能的影响

制备平均粒径为5μm的Na离子改性蛭石浆液,将改性蛭石与水成膜泡沫液按1∶5、2∶4、3∶3、4∶2、5∶1(质量比)进行复配,得到6%型Na离子改性蛭石-水成膜三相泡沫灭火剂,并对其泡沫性能、铺展性能和灭火性能随蛭石含量的变化规律进行研究。结果表明,随着蛭石含量的增加,水成膜泡沫液的发泡倍数和铺展性能逐渐降低,25%析液时间呈现先上升后下降的趋势,灭火速度有所降低但抗烧时间显著提升。当改性蛭石质量分数为1%时,其抗烧时间相比6%型水成膜泡沫液提高了约53.8%。添加少量的改性蛭石不仅能够有效增加泡沫的骨架强度、提高泡沫稳定性,而且还可降低灭火剂中PFOS类物质的含量。     

纵向通风及坡度对隧道池火燃烧速率影响实验研究

采用1∶15的缩尺模型隧道,隧道坡度范围为0～10%,进行纵向通风风速为0～2.5 m/s的乙醇和正庚烷池火实验,研究坡度与通风风速对油池火燃烧状态的影响。油池采用厚度1 mm的不锈钢板打造,边长为8 cm和10 cm。随着纵向通风风速的增加,乙醇池火的燃烧速率先下降后上升,正庚烷池火在水平隧道和坡度为5%的情况下,燃烧速率也呈现先下降后上升的趋势。但在隧道坡度为10%的情况下,正庚烷的燃烧速率单调增加。火焰倾斜角随风速的增大先迅速增加后缓慢增加。     

压缩空气泡沫扑灭变压器全液面溢油火灾试验研究

从变压器溢油火灾的产生原因出发,开展压缩空气泡沫灭变压器全液面溢油火的缩尺实验,对压缩空气泡沫喷淋系统和泡沫枪两种灭火方式进行了研究,考察了压缩空气泡沫扑灭此类火灾的优势以及火灾变化规律。研究表明,成膜型压缩空气泡沫扑灭变压器全液面溢油火是有效的,能够在高温油面形成稳定覆盖层,防止沸溢喷溅;冷却降温是灭火的关键因素,将油温降低到燃点以下,可扑灭溢油火灾并防止发生复燃。     

小尺度变压器油池火灾燃烧特性的实验研究

开展了直径20～50 cm 的圆形变压器油池火实验,分别测量并研究了火焰形态、燃烧速率、火焰轴心温度等燃烧特性。结果表明：在变压器油燃烧的3 个阶段中,稳定燃烧阶段持续时间最长,而衰减熄灭阶段要明显短于起始燃烧阶段。在燃烧速率方面,油池的直径越大,变压器油燃烧速率越快,燃烧时间越短,变压器油的液位下降速度也越快。变压器油的单位面积燃烧速率与经典辐射模型具有良好的一致性,单位面积燃烧速率与油池直径呈现幂函数形式。在火焰温度方面,油池中心线温度呈现距离液面的垂直高度越大其火焰温度越低的趋势,液面上方火焰温度最高可达700～800 ℃,同时油池火尺度对火焰最高温度的影响不大。     

水成膜泡沫在航空煤油表面的封闭性效果

采用不同环境温度、不同混合比对水成膜泡沫在燃油液面的覆盖开展了封闭性验证实验,通过测定可燃蒸气的浓度及检测时间分析了水成膜泡沫的封闭性随环境温度、混合比的变化规律。实验结果表明：水成膜泡沫的封闭性随环境温度的升高而变差,对于3%的水成膜泡沫,环境温度为40 ℃时的初次检测可燃蒸气的时间比80 ℃时的检测时间延长149 s;水成膜泡沫的封闭性随混合比的增大而更好;环境温度为40 ℃时,6%的水成膜泡沫比3% 的水成膜泡沫在液面覆盖时检测到可燃蒸气的时间要长433 s。     

小尺度沸溢油池火灾燃烧速率特性试验研究

使用胜利原油对小尺度沸溢火灾燃烧速率特性进行了试验研究。分别记录了直径为0.1、0.15、0.2 m的原油沸溢油池火灾的燃烧过程,测量了燃烧速率和温度随时间的变化。根据燃烧速率和火焰高度变化对沸溢火灾燃烧进行阶段划分。探讨了不同直径及初始油层厚度对沸溢火灾燃烧速率的影响,在燃烧速率基础上建立沸溢强度模型。结果表明:沸溢火灾燃烧可以分为预燃、准稳态燃烧、沸溢燃烧、火焰熄灭4个典型燃烧阶段;沸溢燃烧阶段的燃烧速率和火焰高度显著大于准稳态燃烧阶段;沸溢火灾各阶段燃烧速率均随油池直径的增大而增大,且沸溢燃烧阶段的增幅明显大于准稳态燃烧阶段的增幅;准稳态燃烧阶段的稳定燃烧速率与初始油层厚度无关,随油池直径的增大而增大;沸溢强度随初始油层厚度的增加及油池直径的减小而增大,并与初始油层厚度和油池直径间的比值成正比。     

小尺度环氧丙烷池火燃烧特性研究

为研究低沸点易燃液体池火燃烧特性,以环氧丙烷为燃料,利用自行搭建的小尺度池火燃烧试验平台开展不同直径池火燃烧试验。使用油盘直径分别为12、16、20 cm,通过电子天平、热电偶、辐射热流计、电子摄像机等测量燃料速率、火焰温度、火焰高度、热辐射等特性参数,并结合理论公式分析特征参数随直径变化的规律。结果表明,环氧丙烷池火稳定燃烧速率与油池直径成正比;平均火焰高度试验测量值与理论结果基本一致,在试验工况下约为3.2倍油池直径;火焰轴线平均温度随着高度增加呈现先递增后递减趋势,油池直径越大温度递减趋势越缓慢;通过数据拟合得到在实验工况下热辐射与油池直径的函数关系。     

密闭机舱双火源燃烧质量损失研究

摘 要：在3 m×3 m3.5 m的缩尺度船舶密闭机舱中,设置边长分别为10,15,20 cm的正方形双油池,试验研究双油池不同间距下的燃烧速率变化规律。结果表明：密闭舱室内的双油池火可分为初始、稳定、熄灭三个典型燃烧阶段,不同面积油池的无量纲间距S/L与燃烧速率之间呈现抛物线关系且质量损失率达到峰值时S/L的阈值在0.70~0.85,这与开放空间以及隧道半封闭空间下的双火源发展有很明显的区别。在此基础上,给出了密闭舱室内修正间距S的无量纲热释放速率预测模型。     

高高原受限空间内小尺度油池火燃烧特性试验研究

为研究我国高高原地区的受限空间内液体燃料小尺度油池火燃烧特性,在高高原康定机场自主搭建受限空间内油池火的试验平台。共选取3类典型液体燃料(航空煤油、航空汽油、正庚烷)进行燃烧试验,测量火焰高度、火焰温度和烟气成分等变化规律,研究了高高原受限空间内小尺度油池火行为。研究发现：在高高原地区,正庚烷稳定燃烧阶段的平均火焰高度可以通过模型L/D=k+0.254Q^2/5/D表示,其中,火焰高度与压力之间的关系式为L/D～p^-2/9。3种燃料的火焰最高温度均超过600℃,而羽流轴线温升与火焰高度呈现-5/3的指数关系。产烟速率则表现出对环境压力的依赖性,其关系可表示为：v～p^-1/3。     

堆积尺寸对秸秆燃烧特性影响的实验研究

摘 要：秸秆是可能引起大规模山火的常见典型可燃物之一,自然堆积状态下秸秆的燃烧过程需要进行深入研究。开展了圆柱体秸秆的燃烧实验,直径分别为60 cm和90 cm,厚度从2.94 cm增加到12.23 cm。对比分析了不同工况下的秸秆燃烧过程,并对秸秆的质量损失速率、火焰温度等燃烧特性参数进行了分析。结果表明：秸秆燃烧过程可分为初始中心燃烧阶段、融合环火阶段、分离环火阶段和衰减熄灭阶段;秸秆的质量损失速率与厚度呈现明显的线性关系,且秸秆直径越大,质量损失速率也越大;火焰温度呈现“快速升高-缓慢降低”的趋势;火焰轴心温度随高度提高而逐渐降低,秸秆表面温度可达800 ℃,在0.9 m处的温度下降至200 ℃。研究结论有助于加深对秸秆火灾发展蔓延过程和特点的理解。     

消防泡沫在液体燃料上的铺展性能试验研究

摘 要：扑救易燃液体火灾往往存在扑救时间长、火情易反复的现象。根本原因在于缺乏泡沫对液体燃料火灾灭火过程的深入认识。泡沫在易燃液体表面的铺展可能是抑制火灾最重要的因素,研究泡沫灭火剂在燃油表面灭火过程中的铺展覆盖情况至关重要。选用3%AFFF、3%AFFF/AR和3%FP 3种灭火剂在矩形流道内研究了泡沫铺展性能。研究表明,由于3%AFFF和3%AFFF/AR在燃料表面的剪切应力较小,其铺展速度比3%FP较快。由于3%AFFF和3%AFFF/AR可以在溶剂油表面形成水膜,其铺展速度与在水表面相似。3%FP在溶剂油表面不能形成水膜,比在水表面铺展慢。     

A类泡沫灭火剂的润湿性能研究

测试了不同质量分数A类泡沫与水成膜泡沫的润湿性能和表面张力。结果显示,对于同一种泡沫来说,随着泡沫溶液质量分数增加,表面张力逐渐降低,润湿时间快速下降;在相同的测试质量分数下,6%AFFF溶液的表面张力远低于A类泡沫,但润湿性能明显不如A类泡沫。分析研究了泡沫灭火剂的润湿机理及影响泡沫润湿性的关键因素,认为泡沫溶液的润湿性主要取决于溶液与固体的固-液界面张力大小、固体的表面性能、溶液中润湿剂的结构、性质等。     

Experimental Study on Effect of Foam Stabilizers on Aqueous Film-Forming Foam

Aqueous film-forming foam (AFFF) is widely used in both military and civilian applications as an effective method to suppress flammable liquid fires. The present study focuses on identifying the contribution of different foam stabilizers to performance of AFFF. Carboxymethylcellulose, xanthan gum, triethanolamine and lauryl alcohol, are chosen as foam stabilizers of AFFF to synthetize AFFF formulation concentrates, and their mass concentration in AFFF is varied in the range of 0–2%, 0–0.4%, 0–4%, and 0–3%, respectively. Subsequently, the properties of AFFF aqueous solutions, including surface tension, interfacial tension, film-forming property, viscosity and foaming ability are measured. In particular, a new apparatus is established to evaluate the effect of foam stabilizers on foam drainage and foam spreading property. Finally, fire extinguishing tests and burn-back tests of AFFF containing different foam stabilizers are performed with a circular pan, 0.25 m² in surface area. The results indicated that film-forming property and foam spreading property are decreased by the addition of the foam stabilizers. Foam stability of AFFF can be enhanced by the addition of carboxymethylcellulose and xanthan gum but reduced by the addition of triethanolamine and lauryl alcohol. The AFFF containing 0.4% xanthan gum shows the optimal foam stability, but the AFFF containing 0.3% xanthan gum shows the optimal fire extinguishing performance. This indicates that fire extinguishing efficiency is affected by multiple factors. In selecting foam stabilizers we need to be trading off factors such as film-forming property, foam stability and foam spreading property.     

泡沫灭火剂对车用柴油火的灭火性能研究

选用常用典型泡沫灭火剂产品,包括水成膜泡沫灭火剂（AFFF）、抗溶水成膜泡沫灭火剂（AFFF/AR）、氟蛋白泡沫灭火剂（FP）,对柴油火的灭火性能进行试验研究,对石化企业和消防部门选用适宜的泡沫灭火剂产品提供指导。结果表明,对于0#车用柴油火灾,选用水成膜泡沫灭火剂的灭火效果较好。柴油火较标准溶剂油火更易扑灭,泡沫灭火剂在柴油火中的抗烧性能也表现更稳定。     

泡沫热态稳定的探索性试验研究

通过观察在热油面上泡沫状态和油品温度的变化,研究了泡沫热态稳定性及泡沫性能对油温的影响因素。试验证明,油品温度决定泡沫的热态稳定性,泡沫在油面上稳定停留的临界油温为125 ℃;当油温＞135 ℃时,随着油温增加,泡沫消失速度越来越快。油温降速与油品温度、泡沫析液速度、油品黏度有关,而与发泡倍数无关。油温越高、泡沫析液速度越快、油品黏度越低,油品降温速度越快。     

Measuring fuel transport through fluorocarbon and fluorine-free firefighting foams

A flux chamber was designed to measure the transient fuel transport through a foam layer before significant degradation of foam occurred. The fuel transport rate through AFFF (fluorinated foam) was much slower than through RF6 (fluorine-free foam) with break-through times being 820 s and 276 s respectively over n-heptane. The fuel flux through AFFF covering three fuel pools (n-heptane, iso-octane, and methyl-cyclohexane) was also measured. AFFF had the smallest flux over iso-octane with a break-through time over 1900 s and the highest flux over methyl-cyclohexane with a break-through time under 80 s even though the fuels have similar vapor pressures at room temperature. Despite the lack of aqueous film formation on an iso-octane fuel pool, the fuel vapor flux through AFFF was much smaller relative to the methyl-cyclohexane pool, which enables film formation due to its higher surface tension than iso-octane. Our measurements of transient fuel flux show that the foam layer is a significant barrier to fuel vapor transport. The data suggest a transient mechanism based on the suppression of fuel adsorption onto bubble lamellae surfaces due to the oleophobicity of fluorocarbon surfactants, which is consistent with fuel solubility data. This suggests that surfactants that suppress fuel adsorption and solubility into bubble lamellae surfaces may reduce fuel transport through foams.     

甲醇和异丙醇池火泡沫灭火试验研究

对直径2.5 m的甲醇和异丙醇池火发展过程、冷却保护和泡沫灭火进行了试验研究。结果表明,异丙醇池火的发展较甲醇池火迅速;采用冷却水保护储罐罐壁能够显著抑制池火的发展和热辐射;受燃液表面和火焰的破坏作用,灭火泡沫释放至燃液表面后需经历一定延迟时间才能对池火产生影响,该延迟时间随泡沫混合液供给强度的增大而缩短;推算出直径2.5 m甲醇和异丙醇池火泡沫灭火的泡沫混合液最佳供给强度分别为4.26,5.02 L/(min·m²)。