超細(xì)干粉滅火劑微粒運(yùn)動(dòng)特性研究.pdf

1、近二十多年來(lái)，隨著哈龍滅火劑1211、1301、2402的全面退市，超細(xì)干粉滅火劑一直被看作是哈龍滅火劑的一種替代產(chǎn)品，其ODP=0，GWP=0，還具有滅火效率高，毒性低，對(duì)設(shè)備腐蝕性小等特點(diǎn)，可用于便攜式、固定式和全淹沒(méi)式滅火系統(tǒng)，在諸多領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。超細(xì)干粉滅火劑施放后所表現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)特性主要包括運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的彌散特性、波動(dòng)特性、懸浮與沉降特性等，這些都會(huì)影響施放后滅火劑微粒濃度的分布，最終在物理機(jī)制上影響其滅火效能。因此，本文研

2、究超細(xì)干粉滅火劑的運(yùn)動(dòng)特性對(duì)于滅火劑的制備、提高滅火效能以及進(jìn)一步的工程應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。
　　本文首先研究并建立了滅火劑微粒的施放速率模型?？紤]滅火劑微粒在施放過(guò)程中，施放裝置內(nèi)的壓力會(huì)不斷減小，導(dǎo)致噴口的出流速率也不斷減小，是一個(gè)非線性變化的過(guò)程。本文采用壓力容器氣體泄漏源模型，并引入修正系數(shù)，分別得出了0.8MPa、1.0MPa和1.2MPa充裝壓力所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)速率方程;結(jié)果表明該模型很好地模擬出了超細(xì)干粉滅火劑在氮?dú)?/p>

3、驅(qū)動(dòng)下從噴嘴施放的真實(shí)過(guò)程。
　　研究并建立了基于無(wú)火源條件滅火劑微粒在氮?dú)怛?qū)動(dòng)下噴射的冷噴模擬方法。并對(duì)滅火室中不同位置的四個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)計(jì)算，最終得出各處的滅火劑微粒濃度隨時(shí)間的變化規(guī)律。建立同尺寸的實(shí)驗(yàn)裝置，采用激光測(cè)量裝置對(duì)滅火劑在滅火室內(nèi)施放時(shí)，四個(gè)測(cè)量點(diǎn)處的滅火劑微粒的濃度變化進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)對(duì)比四個(gè)點(diǎn)處不同時(shí)刻的模擬值和實(shí)驗(yàn)值，并通過(guò)誤差分析來(lái)解釋兩者之間的差異，以此來(lái)驗(yàn)證通過(guò)數(shù)值模擬方法所建立冷噴模擬方法的可靠性;

4、結(jié)果表明該冷噴模擬方法能很好地模擬滅火室中滅火劑微粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，模擬值和實(shí)驗(yàn)值吻合度較高，具有較高的可靠性。
　　研究并建立了基于火源條件滅火劑微粒在氮?dú)怛?qū)動(dòng)下噴射的熱噴模擬方法。熱噴模擬方法是通過(guò)冷噴模擬方法和火源模擬方法相結(jié)合并考慮滅火劑微粒和火羽流之間的動(dòng)量和能量傳遞而建立的。所以，本文建立了數(shù)值模擬的火源模擬方法，并對(duì)其中的不同位置的八個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)計(jì)算，最終得出各點(diǎn)處的溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律。建立同尺寸的實(shí)驗(yàn)裝置，采用樹

5、形熱電偶對(duì)八個(gè)測(cè)量點(diǎn)處的溫度變化進(jìn)行了測(cè)量。通過(guò)對(duì)比八個(gè)點(diǎn)不同時(shí)刻的模擬值和實(shí)驗(yàn)值，并通過(guò)誤差分析來(lái)解釋兩者之間的差異，以此來(lái)驗(yàn)證通過(guò)數(shù)值模擬方法所建立的火源模擬方法的可靠性;結(jié)果表明該火源模擬方法能很好地模擬滅火室內(nèi)真實(shí)的溫度分布情況，和實(shí)驗(yàn)值吻合度較高，具有較高的可靠性。
　　針對(duì)超細(xì)干粉滅火劑的粒徑對(duì)全淹沒(méi)效果的影響，本文采用在滅火劑運(yùn)動(dòng)路徑上設(shè)置障礙物的方法，結(jié)合冷噴模擬方法對(duì)1μm～12μm的超細(xì)干粉滅火劑的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行

6、模擬，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行定量表征和綜合判定。研究結(jié)論說(shuō)明，超細(xì)干粉滅火劑微粒的直徑在2μm～6μm區(qū)間和8μm～12μm區(qū)間，粒徑越小全淹沒(méi)效果越好;在6μm～8μm區(qū)間的超細(xì)干粉滅火劑的全淹沒(méi)差別不大;1μm和4μm滅火劑微粒的全淹沒(méi)效果相當(dāng);綜合評(píng)判得出2μm的滅火劑微粒達(dá)到全淹沒(méi)效果最優(yōu)。而1μm的滅火劑微粒的運(yùn)動(dòng)特性與直徑大于1μm微粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是不一樣的，它們主要是以擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)為主，彌散性較好但繞流特性較差，由于沉降運(yùn)動(dòng)較弱，很難穿

7、透火羽流直接到達(dá)火源根部。
　　針對(duì)超細(xì)干粉滅火劑和火羽流相互作用的復(fù)雜過(guò)程，采用熱噴模擬方法對(duì)超細(xì)干粉滅火劑的熱噴情況進(jìn)行模擬研究。模擬結(jié)果表明熱噴模擬方法能很好地模擬出滅火劑微粒和火羽流相互作用的過(guò)程，在滅火過(guò)程中，隨著滅火劑微粒動(dòng)能不斷損耗，擴(kuò)散半徑不斷增加，微粒開始膨脹擴(kuò)散并不斷壓迫火焰使其形狀發(fā)生改變，火焰高度不斷減小寬度不斷增大，最后滅火劑微粒到達(dá)火源表面并對(duì)火源進(jìn)行全淹沒(méi)式包圍;模擬結(jié)果還發(fā)現(xiàn)采用內(nèi)壁收縮噴嘴能盡快達(dá)