陆春义[1]2004年在《细水雾喷射系统及灭火机理研究》文中提出自1987年蒙特利尔公约签署以来，世界各国广泛开展了寻求哈龙系列灭火剂替代品的研究工作。在众多的替代技术中，细水雾灭火技术越来越受到人们的重视，其特点是：无环境污染、不损耗臭氧、无温室效应、灭火迅速、耗水量低、对失火对象破坏性小以及对人员安全，目前已成为国际火灾科学前沿研究的热点之一。 为了研究细水雾抑制熄灭木材火焰的机理及其灭火效果，设计、搭建了一套细水雾喷射系统实验平台。并在此实验平台上开展了细水雾抑制熄灭单木块和木垛火焰的小尺度模拟实验研究。利用热电偶测温系统、数码摄像机等仪器测量了细水雾作用前后燃烧场与木材温度场的变化特征。结果表明：木材预燃时间、细水雾作用时间、雾通量等参数对灭火过程有显着影响。细水雾抑制熄灭木块火焰的主要机理是燃料表面冷却效应。在实验基础上，从传热学的角度建立了木块内部温度场的简化模型，数值计算结果与实验结果吻合较好。
张慧[2]2008年在《细水雾灭火技术研究》文中认为随着社会的发展和科学技术的进步,对抑制火灾的方法提出了更高的要求。哈龙系列灭火剂严重破坏大气臭氧层,联合国环境保护公约明确对各国提出具体目标,要求在二十一世纪初取代卤代烷系列灭火剂,寻找有效的替代技术已成为世界各国研究的焦点。细水雾作为一种新型、环保的灭火技术,既具有无环境污染,耗水量低,对保护对象破坏性小等特点,又具有气体灭火和水灭火的双重优点。因此,研究细水雾的雾化机理、雾化特性及其灭火性能,并推动高压细水雾灭火技术在我国的发展和应用具有十分重要的意义。本文在介绍细水雾灭火技相关理论的基础上,分析细水雾灭火机理的优越性,进一步从实验的角度设计了细水雾实验装置,并建立了细水雾抑制煤油油盘火的实验系统;同时对细水雾系统添加剂的选择及配方进行研究,实验结果表明:预燃时间对于灭火的影响存在一个临界值,在一定范围内,灭火时间随着预燃时间增加而增加;细水雾系统工作压力越大、灭火效果越好;细水雾系统的工作高度对细水雾的灭火有明显影响;含添加剂的细水雾比纯细水雾灭火效率高;最后对实验数据和结果进行分析,提出了该系统今后的研究方向和趋势。本研究既加深了对细水雾灭火机理的认识,又对细水雾灭火技术的研究发展起到积极的推动作用。
李楠[3]2010年在《公路隧道内通风细水雾灭火影响模拟研究》文中指出公路隧道火灾时由于其突发性,火势发展迅速,火灾燃烧时产生大量有毒有害的气体和热量。本文应用FDS软件进行数值模拟,分析公路隧道机械通风方式对细水雾灭火的有效性。首先研究不同油盆空间位置条件下,细水雾不同喷射角度对公路隧道油火的灭火效果,为受限狭长空间内细水雾灭火设计提供依据.对比分析了燃料表面平均温度、油盆正上方4m处温度变化曲线,烟气层高度,隧道内1.5m高度CO体积分数.得出当火源处于细水雾喷头正下方时灭火最为有效,细水雾喷头喷射角度增加为30°～90°时灭火效果改善。当隧道内火源处于不同位置时,细水雾灭火效果不同,随着细水雾喷头与火源水平距离不断增大灭火效果越差。通过改变细水雾喷头喷射角度,扩大细水雾喷头保护范围,有利于扑灭火源距离细水雾喷头较远的火灾。分析公路隧道排烟与细水雾共同作用下,对不同功率火灾的灭火效果,并着重讨论不同排烟时间对细水雾灭火的影响。分别对公路隧道4MW和2.5MW功率火灾模拟,设定排烟60s、120s、150s启动。对火源热释放速率变化、火源根部温度及1.5m高度CO体积分数进行分析。得出公路隧道火灾功率为4MW时,开启排烟有助于隧道细水雾灭火,排烟与细水雾同时启动工况的灭火效果最佳。火灾功率为2.5MW时,排烟与细水雾同时启动工况的灭火时间最短,60s开启排烟工况灭火效果优于150s排烟工况。排烟与细水雾耦合作用对隧道火灾灭火效果的影响因火灾功率不同而异。尽管排烟启动时间不同,对细水雾灭火效果的影响各异,但总的来说,排烟对隧道内烟控效果有利。模拟公路隧道通风条件下细水雾灭油池火,设定公路隧道内通风开启时间分别为60s、120s、150s。分析公路隧道分别采用纵向通风及顶部排烟时,对细水雾灭火效果的影响,着重讨论两种通风模式下细水雾的灭火机理,公路隧道内烟气流动状态。模拟结果表明,公路隧道纵向通风时细水雾灭火效果优于隧道顶部排烟工况,但对细水雾滴横向速度影响较大。隧道顶部排烟对细水雾滴竖向速度产生较大影响,导致细水雾滴对火羽流穿透性降低。公路隧道顶部排烟的烟控效果明显好于纵向通风。
刘晶[4]2016年在《细水雾灭液体火灾烟雾温度、浓度扩散特性研究》文中研究表明细水雾作为哈龙替代品,在最近几年迅速发展。但是由于细水雾作用火灾烟气时会发生复杂的物理化学变化,使得到目前还没有完全弄清楚细水雾的灭火机理,所以需要研究分析细水雾作用下烟气特性参数的变化,以及细水雾特性参数对灭火效果的影响。CFD数值模拟方法可以得出细水雾与火羽流之间的作用,进一步优化细水雾灭火技术。用fluent软件对细水雾作用下封闭空间烟雾扩散特性进行了数值模拟,根据模拟结果得出fluent软件可以确切模拟细水雾与烟气之间的作用。同时得出细水雾作用后,火焰温度快速下降,到达一定温度后,随着细水雾的作用,温度下降缓慢;氧气浓度在细水雾施加后迅速升高,到达一定时间后,趋于稳定;二氧化碳浓度开始迅速下降,后来趋于平稳。随着粒径的增大灭火效果越好,到300μm效果最好,400μm时灭火效果逐渐变差。随着水雾质量流量的增大,灭火效果越好,但有一个临界值即0.5kg/s,超过临界值这种效果就会越来越不明显。同时喷雾锥角对灭火也有一定的影响,发现锥角60°比90°和120°的灭火效果好,随着角度增大,灭火效果变弱;同时发现60°锥角的细水雾灭火效果好于40°,因为当增大喷射角度时,会使更多的水雾液滴到达火焰区,可以起到稍好的灭火效果。虽然比较起垂直火焰卧式火焰较难被熄灭,但是细水雾可以有效降低卧式火焰温度。当喷雾处于火焰的正上方时火源热释放速率降低最多,温度最低,CO浓度也最低,所以灭火效果最好;处于左上方和右上方的细水雾对火焰的冲击作用减少,所以可以起到控火作用,但是不能有效灭火;同时,当火源处于两个水雾喷头的中间时,由于迭加作用,灭火效果好于在一个水雾喷头斜下方的火源。扩展细水雾的应用,用fluent软件模拟细水雾灭地铁车厢火灾过程,从而为细水雾灭火系统应用在地铁车厢的消防设计提供理论依据。根据模拟结果得出喷射速度为20m/s的细水雾作用火源后,火源功率的降低程度,CO浓度的降低程度都大于喷射速度为10m/s的细水雾,所以灭火效果更好;相同功率的火源,当细水雾与排烟设施耦合时,随着时间的增长,火源功率降低,同时火焰根部温度降低,灭火效果更好;烟气层的升温速率和降温速率都随着风速的增加呈下降趋势,同时得出机械通风作用减轻了细水雾的单独作用使得烟气中CO等一些有毒气体体积分数增大的负面作用。
韩雪[5]2015年在《微重力条件下细水雾特性及灭火模拟研究》文中进行了进一步梳理载人航天技术蓬勃发展,研究载人航天器内火灾安全成为一项重要的研究课题。载人航天器内现有的Halon灭火技术和二氧化碳灭火技术存在着一定的缺陷,细水雾以其高效、清洁、稳定、安全无害等灭火特点备受关注,成为载人航天器中理想的灭火剂替代介质,因此研究微重力条件下细水雾及其灭火特性是很有必要的。本文通过数值模拟的方法,主要研究了微重力条件下水滴撞击壁面的动态特性、细水雾的速度特性以及细水雾灭火的有效性,并探讨了有关的影响的因素,揭示了微重力条件下细水雾的灭火机理。首先,采用了VOF (volume of fluid)模型模拟单个水滴撞击常温固体壁面和高温固体壁面的铺展变形情况,分析了水滴的初始粒径、初始撞击速度和壁面温度在微重力条件下单个水滴撞击常温壁面和高温表面铺展情况的影响。研究结果表明,水滴对高温加热壁面具有很好的冷却效果,速度一定时,粒径小的水滴铺展因子更大,粒径较大的水滴撞击壁面后容易发生反弹,在一定范围内降低水滴的粒径能够增强水滴冷却壁面的效果；水滴的初始速度不同时,水滴撞击壁面后会发生不同的变形过程,冷却壁面的机理也不同。其次,采用FDS (fire dynamics simulator)软件中PDPA(phase doppler particle analyzer)探测器模拟研究了微重力条件下不同初速度细水雾中心线速度随喷射距离的变化情况,得到了表征中心线速度随喷射距离变化的数学模型。细水雾从喷头喷射后中心线速度随着喷射距离的增大而减小,对其进行了定性分析,模拟结果与理论分析一致。细水雾中心线速度的变化趋势曲线的近似表达式是关于喷射距离的二次多项式,二次多项式的系数是关于细水雾初速度的多项式。最后,采用FDS软件对微重力条件下细水雾灭火的有效性进行了数值模拟,分析了细水雾的粒径、速度和流量对灭火效果的影响。模拟结果表明,在一定范围内时,细水雾的粒径越小灭火效果越好；细水雾的速度对细水雾灭火效果的影响不大；细水雾的流量必须高于某一流量值时才能够更有效的熄灭火灾,但是当细水雾的流量高于某一临界值时增加流量细水雾灭火效果没有明显的提高。气相冷却是微重力条件下细水雾灭火的主要作用机理。本文的研究结果为微重力条件下细水雾灭火实验提供了指导和参考,为载人航天器内细水雾的应用和细水雾灭火系统的设计提供了理论依据。
肖修昆[6]2011年在《基于蒸汽辅助雾化的气动式细水雾发生方法及灭火有效性模拟实验研究》文中指出本文设计了一液体注入尺寸可调节的雾化喷嘴,对气动式细水雾的发生方法进行了研究,并对其雾化机理和雾场特性进行了研究,同时对局部保护工况下和全淹没工况下进行了灭火有效性模拟实验研究,最后分析了气动式细水雾与火焰的相互作用,对气体雾化介质和气动式细水雾熄灭油池火过程中的火焰膨胀现象进行了较详细的研究。本文的主要工作包括以下几个方面:(1)基于双流体雾化的理论,设计了一可调节式的Y型喷嘴,并采用蒸汽为雾化介质,产生了雾化效果良好的细水雾。(2)对气动式细水雾的雾化机理进行了研究,分析了雾化过程中液环的形成,以及液环与液膜的相互作用。(3)对气动式细水雾的雾场特性进行了诊断,分析测量了雾场温度分析、雾滴平均粒径、雾滴叁维平均速度分布规律、雾化锥角以及雾通量。(4)对局部保护工况下和全淹没工况下的灭火有效性模拟实验进行了研究。(5)对气动式细水雾与火焰的相互作用进行了研究,详细分析了气体雾化介质和气动式细水雾熄灭油池火过程中的火焰膨胀现象。在雾发生方法及雾化机理研究部分。本文的实验中选择惰性的蒸汽作为雾化介质,实现了雾化效果良好的雾场。雾场结构稳定、对称,在0.6Mpa的气源压力和0.5Mpa的水源压力下实现了约10m的喷雾距离。对气液质量流量比GLR值进行了计算,对蒸汽的冷凝量进行了测量。利用高速摄影仪对气动式细水雾的雾化机理进行了研究,分析了液环的形成,以及液膜与液环之间的相互作用,分析了“树根结构”形成的原因。在雾场特性测量部分。首先,由于本文所使用的雾化介质为蒸汽,本文对雾场的温度分布情况进行了测量,测量结果表明,雾场温度随着轴线的延长而呈指数式下降。当轴线距离超过0.4米时,温度降至60℃以下;而当轴线距离超过1.9m时,温度降至30℃以下。其次,基于数字图像二值化的方法,对高速摄影相机所拍摄到的雾场图像进行了粒径的估算。估算结果表明,GLR值高于一定数值时,雾滴平均粒径能达到细水雾的雾滴粒径要求。进一步的分析表明,固定水的质量流率时,GLR值越高,雾滴粒径越小。同时,由于本文采用的只是一种近似的计算方法,实际的平均雾滴粒径值应比计算值更小。第叁,利用DPIV的方法对雾场速度场进行了重建,构建了不同GLR值时细水雾雾场的二维速度场。第四,通过图像二值化的方法对雾化锥角进行了测量。第五,构建集水装置,利用“集水法”对不同GLR值的细水雾雾通量进行了测量。测量结果表明,雾场具有良好的对称性。在细水雾灭火有效性进行了模拟实验研究部分。本文设计了局部保护工况和全淹没工况两类灭火模拟实验。计算了酒精、汽油、柴油叁种燃料在不同尺寸油盘中燃烧时的火源功率,研究分析了燃料类型,比较分析了燃料类型对实验结果的影响,分析了细水雾熄灭油池火过程的几个典型阶段。分析了两种保护工况条件下气动式细水雾熄灭油池火的主导灭火机理。计算了不同尺寸液滴在不同温度条件下的生存时间。比较分析了GLR值对全淹没实验结果的影响。在火焰膨胀现象研究部分。本文基于前人的研究,得到一个简化的油池火模型,然后结合射流理论的知识,分析了局部保护条件下气动式细水雾中气液两相流与火焰的相互作用,区分了这一作用过程的几个阶段。针对细水雾熄灭油池火过程中火焰膨胀的这一特殊现象,本文进行了深入地分析。为了研究火焰膨胀的机理,本文先以单纯的雾化介质(即蒸汽)为灭火剂进行研究,构建了局部保护条件下的蒸汽灭火实验,然后基于蒸汽与火焰的相互作用过程,指出蒸汽射流对火焰中燃料蒸汽的扩散冲击作用导致了火焰的膨胀,对于这一膨胀现象,本文进行了理论上的分析和估算。为了更好地表征火焰膨胀的尺度,本文定义了叁个火焰膨胀的叁个特征参数,即火宽度比特征值、体积比特征值和辐射比特征值。利用这叁个特征参数从不同的方面表征了火焰膨胀的现象。相应的实验结果表明,叁个特征参数能较好地反映火焰膨胀的尺度。然后,本文针对气动式细水雾与火焰的相互作用过程,指出导致火焰膨胀现象主要有两方面的原因。一方面是气液两相射流对火焰的冲击作用,与蒸汽导致火焰膨胀的原因一致;而另一方面,细水雾雾滴可能到达燃料中加热的燃料表面,会影响燃料的蒸发。特别是对于柴油、汽油等不溶于水的燃料,当有水滴加入时,会与燃料形成不互溶的双液系,导致燃料的沸点瞬间降低,而使燃料的温度可能高于沸点而迅速蒸发,促进火焰的膨胀。在细水雾熄灭油池火的过程中,往往存在着上述两个方面的耦合作用。而且上述两方面的作用会随着雾滴大小的不同和雾动量的不同而表现出不同的差异。理论分析和进一步的实验结果表明,这两个方面的耦合作用可以很好地解释细水雾熄灭油池火过程中的火焰膨胀现象。
李广武[7]2008年在《船用细水雾灭火系统规范拟定及其中压系统设计研究》文中进行了进一步梳理世界各国都在致力于新的消防技术的研究。既要灭火效率高,又要对环境无影响的灭火技术一直是人们努力的方向。细水雾灭火以其高效、环保的特点,已经成为最具有发展潜力的哈龙替代技术和国际火灾科学前沿的研究热点之一。可见,细水雾灭火系统的研究和开发具有广阔的前景,也符合当前我国政府提出的建立资源节约、环境友好型社会的要求,其在船舶领域的研究和应用意义也很深远。其中关键技术的设计和实现,已成为船用细水雾研究领域的一个焦点。本论文综合了国内相关文档资料,第一次较系统地完成了一种新型船用泵-罐联用式中压细水雾灭火系统设计的整个过程,创新之处主要有如下叁点:(1)根据现有国内外相关技术资料,拟定了《细水雾灭火系统设计、施工及验收规程》。(2)提出了船用中压细水雾灭火系统的总体设计方案。(3)通过对芬兰、德国、丹麦和美国等国家的细水雾喷头结构和参数进行综合比较,确定了适合于船舶使用的中压细水雾喷头,方便了系统的设计。本研究参照国际先进标准及其引用技术标准,首先拟定了《船用细水雾灭火系统设计、施工及验收规程》,为规范船用细水雾灭火系统的设计及施工过程以及消防审核、验收提供参考依据,对细水雾灭火系统在船舶上应用与发展起到一定的推动作用。同时根据某一万吨杂货船的实际情况,并结合南京消防器材股份有限公司开发细水雾灭火系统的成熟经验,进行船用中压灭火系统的性能化设计。第一次较系统的提出了船用泵-罐联用式中压细水雾灭火系统的设计方案,以实现对船舶的局部消防保护。
周强[8]2013年在《全淹没细水雾灭火试验与数值仿真》文中进行了进一步梳理水作为一种最常见的灭火剂，在生活中普遍应用。细水雾是一种经过特殊处理的水灭火剂，具有很多方面的优势。细水雾是一种对环境具有潜在优势的新型技术，对环境的亲和力强，灭火效率高。从1990年至今，细水雾逐步被用于船舶消防，各式各样的细水雾产品相继在实际运用中出现。由于细水雾设备的多样化，在选择设备时要对多种类型的喷头进行试验，以确定最优喷头。本文首先对细水雾技术的研究背景和国内外研究现状进行了简单阐述；然后对细水雾的分类、细水雾的性能参数以及细水雾的灭火机理进行了详细描述；最后根据细水雾相关规范，按照要求制定了相应试验，根据试验结果评估不同喷头对应的全淹没细水雾系统的灭火效能，并选取了适用于500m3大空间火灾且消耗水量少、灭火效率高的全淹没细水雾喷头。根据试验数据进行FDS计算仿真，分析了细水雾对火灾环境各个参数（如氧气浓度、烟气浓度、一氧化碳浓度等）的影响。在进行试验后，根据冷态试验得到的细水雾参数，利用Fire Dynamics Simulator (FDS)软件对全淹没细水雾灭火试验进行数值模拟，试验和模拟结果显示细水雾吸热汽化，稀释环境中的氧气，并且汽化的水分子还能起到隔绝燃料与氧气接触的效果，最终使得火源熄灭。在试验和模拟中，细水雾扑灭热释放率高的火源所用灭火时间比扑灭热释放率小的火源灭火时间短；对于相同热释放率的火灾，高压细水雾系统灭火时间与低压系统灭火时间相近，而高压系统较低压系统设计流量小，所以高压细水雾系统比低压细水雾系统更适合于消防水量受限制的环境。根据FDS模拟结果显示细水雾在500m3大空间中能降低火灾环境的温度，能够稀释空间氧气浓度，它还具有增加火灾环境的烟气浓度，减少一氧化碳的生成，以及阻碍燃烧的进行的作用。
周智力[9]2007年在《船舶移动式高压细水雾灭火系统研究》文中提出细水雾灭火系统具有耗水量少、环境友好、灭火效率高等优点。随着人们环保意识的不断增强和对火灾事故的日益关注，细水雾灭火技术近年来得到了较快的发展，必将成为今后的重要灭火技术之一。船舶火灾是危害较大的一种船舶海难事故。由于船舶条件特殊和海洋环境恶劣且变幻莫测使得船舶火灾更难以扑救。船舶火灾会给船舶财产和人命安全造成巨大危害，还可能对海洋环境造成严重污染。因此，有必要开展新型高效的船舶细水雾灭火系统的研究。本文以船舶移动式高压细水雾灭火系统为研究对象，采用理论分析、仿真与实验相结合的手段对其进行了系统研究。研制出了新型高效的高压细水雾喷头，并设计出移动式高压细水雾灭火系统样机。本文首先介绍了船舶火灾的现状、特点及船舶传统的灭火系统，概述了细水雾灭火技术的研究现状；简要介绍了细水雾灭火系统及技术，比较分析了细水雾灭火技术在船舶灭火中的优势，对细水雾的生成机理、雾化方式和灭火机理进行了详细的分析；论述了射流理论、细水雾雾滴质量的评定标准、高压细水雾喷头的雾化原理及喷头参数设计及理论；提出一种新型的基于直射流和旋流的高压雾化喷头结构，并研制出新型的高压细水雾喷头样品，对该喷头和直接雾化喷头的喷雾效果进行了CFD仿真和实验对比研究。对该系统的灭火性能进行了实验研究。仿真和实验表明：新型直射—旋流高压细水雾喷头能够获得较大的轴向动量和径向动量，具有较大的雾滴动量和雾化角；有利于提高细水雾灭火的深度和广度。实验证明该喷头对于扑灭油池火有较好的效果。
吴鹏[10]2009年在《用于森林消防的水雾灭火雾化喷头的设计与研究》文中进行了进一步梳理“细水雾”(water mist)是相对于“水喷雾”(water spray)的概念,所谓细水雾,是指使用特殊喷嘴,通过高压喷水而产生的水微粒。水雾灭火的应用主要是在城市消防方面,把水雾灭火应用到森林消防还很少有研究,本文重点就是设计新型两级雾化喷头,生成水雾用于扑灭森林火灾。对设计出的喷头利用Fluent流体软件进行结构优化和模拟雾化实验,得出理论雾化参数值,根据理论参数加工制造喷头,然后进行雾化试验,采集数据,对喷头雾化性能进行分析,得出雾化特性参数,最终得出该型雾化喷头雾化性能较好,喷雾均匀度DR均大于0.67。对模拟森林火灾中的地表火,使用新型两级雾化喷头进行灭火有效性试验,通过实验对比得出在试验状态下一级喷孔直径为1mm时的喷头,具有较好的雾化和灭火效果。
参考文献：
[1]. 细水雾喷射系统及灭火机理研究[D]. 陆春义. 南京理工大学. 2004
[2]. 细水雾灭火技术研究[D]. 张慧. 中北大学. 2008
[3]. 公路隧道内通风细水雾灭火影响模拟研究[D]. 李楠. 沈阳建筑大学. 2010
[4]. 细水雾灭液体火灾烟雾温度、浓度扩散特性研究[D]. 刘晶. 兰州交通大学. 2016
[5]. 微重力条件下细水雾特性及灭火模拟研究[D]. 韩雪. 中国科学技术大学. 2015
[6]. 基于蒸汽辅助雾化的气动式细水雾发生方法及灭火有效性模拟实验研究[D]. 肖修昆. 中国科学技术大学. 2011
[7]. 船用细水雾灭火系统规范拟定及其中压系统设计研究[D]. 李广武. 大连海事大学. 2008
[8]. 全淹没细水雾灭火试验与数值仿真[D]. 周强. 哈尔滨工程大学. 2013
[9]. 船舶移动式高压细水雾灭火系统研究[D]. 周智力. 大连海事大学. 2007
[10]. 用于森林消防的水雾灭火雾化喷头的设计与研究[D]. 吴鹏. 北京林业大学. 2009
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