超細干粉滅火劑微粒運動特性研究.pdf

1、近二十多年來，隨著哈龍滅火劑1211、1301、2402的全面退市，超細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，對設備腐蝕性小等特點，可用于便攜式、固定式和全淹沒式滅火系統(tǒng)，在諸多領域有廣闊的應用前景。超細干粉滅火劑施放后所表現(xiàn)的運動特性主要包括運動過程中的彌散特性、波動特性、懸浮與沉降特性等，這些都會影響施放后滅火劑微粒濃度的分布，最終在物理機制上影響其滅火效能。因此，本文研

2、究超細干粉滅火劑的運動特性對于滅火劑的制備、提高滅火效能以及進一步的工程應用具有一定的指導意義。
　　本文首先研究并建立了滅火劑微粒的施放速率模型。考慮滅火劑微粒在施放過程中，施放裝置內(nèi)的壓力會不斷減小，導致噴口的出流速率也不斷減小，是一個非線性變化的過程。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充裝壓力所對應的驅動速率方程;結果表明該模型很好地模擬出了超細干粉滅火劑在氮氣

3、驅動下從噴嘴施放的真實過程。
　　研究并建立了基于無火源條件滅火劑微粒在氮氣驅動下噴射的冷噴模擬方法。并對滅火室中不同位置的四個測量點進行監(jiān)測計算，最終得出各處的滅火劑微粒濃度隨時間的變化規(guī)律。建立同尺寸的實驗裝置，采用激光測量裝置對滅火劑在滅火室內(nèi)施放時，四個測量點處的滅火劑微粒的濃度變化進行測量。通過對比四個點處不同時刻的模擬值和實驗值，并通過誤差分析來解釋兩者之間的差異，以此來驗證通過數(shù)值模擬方法所建立冷噴模擬方法的可靠性;

4、結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動規(guī)律，模擬值和實驗值吻合度較高，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氣驅動下噴射的熱噴模擬方法。熱噴模擬方法是通過冷噴模擬方法和火源模擬方法相結合并考慮滅火劑微粒和火羽流之間的動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，并對其中的不同位置的八個測量點進行監(jiān)測計算，最終得出各點處的溫度隨時間的變化規(guī)律。建立同尺寸的實驗裝置，采用樹

5、形熱電偶對八個測量點處的溫度變化進行了測量。通過對比八個點不同時刻的模擬值和實驗值，并通過誤差分析來解釋兩者之間的差異，以此來驗證通過數(shù)值模擬方法所建立的火源模擬方法的可靠性;結果表明該火源模擬方法能很好地模擬滅火室內(nèi)真實的溫度分布情況，和實驗值吻合度較高，具有較高的可靠性。
　　針對超細干粉滅火劑的粒徑對全淹沒效果的影響，本文采用在滅火劑運動路徑上設置障礙物的方法，結合冷噴模擬方法對1μm～12μm的超細干粉滅火劑的運動特性進行

6、模擬，并對其結果進行定量表征和綜合判定。研究結論說明，超細干粉滅火劑微粒的直徑在2μm～6μm區(qū)間和8μm～12μm區(qū)間，粒徑越小全淹沒效果越好;在6μm～8μm區(qū)間的超細干粉滅火劑的全淹沒差別不大;1μm和4μm滅火劑微粒的全淹沒效果相當;綜合評判得出2μm的滅火劑微粒達到全淹沒效果最優(yōu)。而1μm的滅火劑微粒的運動特性與直徑大于1μm微粒的運動規(guī)律是不一樣的，它們主要是以擴散運動為主，彌散性較好但繞流特性較差，由于沉降運動較弱，很難穿

7、透火羽流直接到達火源根部。
　　針對超細干粉滅火劑和火羽流相互作用的復雜過程，采用熱噴模擬方法對超細干粉滅火劑的熱噴情況進行模擬研究。模擬結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程，在滅火過程中，隨著滅火劑微粒動能不斷損耗，擴散半徑不斷增加，微粒開始膨脹擴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火源表面并對火源進行全淹沒式包圍;模擬結果還發(fā)現(xiàn)采用內(nèi)壁收縮噴嘴能盡快達