高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及其滅火性能研究.pdf

1、科學(xué)探測與試驗發(fā)現(xiàn)，鹵代烷氣體滅火劑對大氣臭氧層有很強(qiáng)的破壞作用，臭氧層的破壞將嚴(yán)重威脅人類的生存環(huán)境和身體健康。隨著人們環(huán)保意識日益增強(qiáng)，鹵代烷被整體淘汰是不可避免的趨勢。細(xì)水霧的比表面積極大，能夠快速吸熱汽化，降低燃燒區(qū)的溫度和氧氣濃度，通過冷卻與窒息作用實施滅火。與其它滅火方式比較，高壓細(xì)水霧滅火技術(shù)具有滅火效率高和安全環(huán)保等優(yōu)良特性，是國際上公認(rèn)的鹵代烷消防系統(tǒng)的主流替代技術(shù)。因此，開展高壓細(xì)水霧滅火技術(shù)的基礎(chǔ)理論及其滅火性能試

2、驗研究，對推動高壓細(xì)水霧滅火技術(shù)在我國的發(fā)展與應(yīng)用具有十分重要的意義。本文主要研究內(nèi)容如下： 在綜述國內(nèi)外細(xì)水霧滅火技術(shù)研究狀況和最新發(fā)展動態(tài)的基礎(chǔ)上，分析了細(xì)水霧的滅火機(jī)理、滅火優(yōu)勢及其有效滅火范圍，確定了高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)存在的關(guān)鍵技術(shù)問題及基本對策。 通過分析液體霧化機(jī)理和各種霧化方式的特性，根據(jù)水霧滅火技術(shù)的實際需要，確定了離心式壓力噴嘴作為高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的霧化裝置。在對噴嘴內(nèi)部流場和水霧化特性進(jìn)行理論研究的

3、基礎(chǔ)上，歸納出離心式壓力噴嘴霧化特性與噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)、壓力及流量之間的關(guān)系，并應(yīng)用Fluent軟件對噴嘴內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值計算與分析。 將多個結(jié)構(gòu)獨立的基本噴嘴按照某種方式安裝在母體上構(gòu)成組合噴嘴。組合噴嘴的性能取決于基本噴嘴的性能及其分布規(guī)律。根據(jù)單噴嘴的噴霧特性及滅火過程對細(xì)水霧分布的要求，提出了組合噴嘴的設(shè)計方法。組合噴嘴平均霧滴直徑大于單噴嘴平均霧滴直徑，這說明相鄰霧錐間的干涉是存在的。霧錐間的干涉導(dǎo)致一些小霧滴消失，組合

4、噴嘴的霧滴均勻度優(yōu)于單噴嘴 自行研制了高壓細(xì)水霧滅火噴嘴性能試驗裝置，為噴嘴性能測試和滅火試驗提供了可靠的實驗條件。利用智能渦輪流量計、激光粒度測試儀研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作壓力對噴嘴流量特性系數(shù)和霧化特性的影響。試驗結(jié)果表明，增加噴嘴出口與入口的面積比，噴嘴的流量特性系數(shù)與噴霧角增大，噴霧形狀由實心霧錐轉(zhuǎn)變成空心霧錐。提高工作壓力，噴嘴的流量增大，霧滴平均直徑有所減小，但流量系數(shù)、噴霧角和霧滴均勻度指數(shù)變化不大。 根據(jù)邊界

5、層理論建立了霧滴的運動模型，推導(dǎo)出在層流、過渡流及紊流狀態(tài)下霧滴運動速度和飛行距離計算公式；通過分析火災(zāi)環(huán)境中霧滴的傳熱傳質(zhì)規(guī)律，確定了霧滴直徑與吸熱汽化時間的關(guān)系。設(shè)計過程中，可根據(jù)霧滴的初始速度確定雷諾數(shù)及流動狀態(tài)，選擇相應(yīng)公式計算霧滴運動參數(shù)與蒸發(fā)時間，進(jìn)而確定相鄰噴嘴間允許的最大布置距離和噴嘴的最大懸掛高度。 對所研制的噴嘴進(jìn)行了深入的滅火性能試驗，從試驗過程可以看到，該噴嘴產(chǎn)生的細(xì)水霧對控制固體類與液體類火災(zāi)、抑制燃燒

6、速度是非常有效的?；馂?zāi)規(guī)模大小、燃燒區(qū)與水霧噴嘴的相對位置變化對滅火效果的影響，都可以歸結(jié)為噴霧強(qiáng)度作用的結(jié)果。保持燃燒區(qū)域有足夠的噴霧強(qiáng)度，是實現(xiàn)快速可靠滅火的必要條件。增加噴嘴工作壓力，噴嘴的噴霧強(qiáng)度、霧滴的初始速度和動量增大，霧滴能克服上升熱氣流的阻力到達(dá)火焰的根部，直接冷卻燃燒核心區(qū)，滅火效率顯著提高。因此，高壓細(xì)水霧滅火技術(shù)是水霧滅火的發(fā)展方向。 試驗結(jié)果表明，研制出的高壓細(xì)水霧噴嘴耗水量低，滅火效率高，已獲得中國發(fā)明