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细水雾与火灾烟气相互作用的模拟研究

传统的卤代烷灭火剂对大气臭氧层有严重的破坏作用,自蒙特利尔公约签订以来,寻找合适的卤代烷替代物已经成为国际火灾科学研究的当务之急。细水雾以其高效、稳定、成本低、易于得到及对环境友好等特点,成为当前国际火灾科学前沿的研究热点和难点之一。目前国际上关于细水雾与火灾烟气相互作用的研究尚处于起步阶段,本文通过实验研究和场模拟的方法系统地研究了细水雾与烟气的相互作用。利用场发射扫描的方法,拍摄了细水雾作用前后柴油和橡胶燃烧产生的烟颗粒形貌。通过烟颗粒采样标本的统计分析发现,在细水雾作用下烟颗粒的采样平均直径d_A有所增大,表面密度ρs有所减小。研究表明细水雾主要通过动力学作用、云物理学作用和斯蒂芬流输运机理来冲刷烟颗粒。粒径较小的细水雾蒸发速率快,这使得火灾环境快速形成过饱和蒸汽,烟颗粒吸收了过饱和水蒸气,体积和重量有所增大。粒径较小的雾滴可长时间悬浮在空中与烟颗粒发生凝聚、合并。速度较大的细水雾能够更加有效的冲击烟颗粒,强化烟颗粒与雾滴  (本文共151页) 本文目录 | 阅读全文>>

东北大学
东北大学

细水雾与火灾相互作用的研究

火灾烟气中的各种有毒有害气体、腐蚀性气体、烟颗粒等,对人类的生命财产安全及自然环境均造成了极大的破坏,寻找有效防治火灾及火灾烟气的方法迫在眉睫。细水雾以其环境友好、灭火迅速、用水量小等特点,被认为是卤代烷灭火剂的理想替代品,受到了学术界及消防技术应用领域的广泛重视。然而,由于细水雾灭火机理相对复杂,大规模的推广应用受到了一定的限制。本文从细水雾灭火主导机理及细水雾与火灾烟气相互作用两个角度出发,分别建立实验模型,运用PIV、不透明度测试仪、红外热像仪等光学仪器,辅以温湿度测量、气体浓度测量、风速测量等仪器对细水雾与火灾羽流相互的热传递过程、能量和质量交换等过程进行检测分析,研究成果对细水雾灭火技术的推广应用具有一定的指导意义。首先在东北大学地下工程火灾实验室搭建细水雾熄灭酒精火实验平台,利用PIV设备,测量细水雾雾化锥角、雾通量及速度场分布等细水雾雾场特性参数,研究了不同细水雾压力作用下雾场的速度场分布,通过数据拟合得出雾滴主流...  (本文共99页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州交通大学
兰州交通大学

细水雾灭液体火灾烟雾温度、浓度扩散特性研究

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...  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京工业大学
北京工业大学

狭长空间火灾中细水雾型水幕阻烟性能实验及应用研究

火灾高温烟气是造成人员伤亡的主要因素,有效的烟气控制可以为减少人员伤亡和成功灭火提供保障。利用细水雾型水幕对狭长空间进行防烟分隔并在防烟分区内集中排烟是一种新型的控烟方法,将细水雾在火场的应用由灭火转向阻烟。该方法具有较高的实际意义和工程应用价值。本文利用理论分析、缩尺寸模型实验和数值模拟方法研究狭长空间内细水雾型水幕对火灾烟气流动的影响。具体研究工作包括:针对狭长空间的烟气控制,提出细水雾型水幕阻烟的方法。借鉴工业湿式除尘理论,分析细水雾消烟机理,得到细水雾消烟效率计算公式,建立细水雾与烟气相互作用的数学模型方程。通过消烟效率分析,得出影响消烟效率的主要参数是细水雾液滴粒径、喷射压力以及细水雾型水幕的宽度。通过减小细水雾液滴粒径、提高喷雾压力、增加细水雾型水幕宽度可以提高对烟尘粒子的捕集效率,从而有助于加强对火灾烟气的控制。以某狭长通道为原型,采用弗洛德相似准则建立1:3的狭长空间比例模型实验台,实验台长8.5m,宽1.2m,...  (本文共170页) 本文目录 | 阅读全文>>

安徽理工大学
安徽理工大学

细水雾作用下狭长空间火灾烟气特性参数变化研究

狭长空间尺寸特征特殊,长宽比例较大,火灾发生后烟气纵向蔓延并迅速在空间内积聚,温度升高、浓度较大导致供氧困难,又因为狭长空间发生火灾后不易被发现的特殊性,导致人员疏散无法及时进行且疏散难度加大。以水为材料的高压细水雾作为灭火工具,在环境保护方面避免了卤代烷类火剂对臭氧层的破坏或者温室效应的加剧,并且细水雾对火灾的降温效果显著,还能对烟气颗粒产生吸附作用。因此,本文采用实验和数值模拟方法分析高压细水雾作用下狭长空间火灾烟气特性参数变化,为细水雾系统在狭长空间的广泛应用提供参考依据。分析了高压细水雾作用下火源近端和远端烟气温度变化规律。实验结果表明火源近端和远端烟气温度变化的过程为先快速下降,后较为缓慢下降。在快速下降阶段火源近端和远端烟气温度下降的原因不完全一致。近端由于高压细水雾对烟气羽流的抑制作用和降温作用。远端烟气温度下降除了上述作用,还由于水雾阻挡了一部分烟气蔓延,使得远端烟气无法通过对流和热辐射作用来补充能量。研究了高压...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州交通大学
兰州交通大学

公路隧道机械排烟和细水雾耦合灭火效果研究

作为在时间和空间上失去控制的主要危害之一,火灾带给人们巨大的经济损失和人员伤亡。而隧道火灾由于其独特的空间特性,一旦发生,隧道内浓烟密布和远离消防大队等原因对火灾扑灭造成很大程度的影响。细水雾作为近年来出现的替代性环保灭火剂,发展迅速,与其他系统的联动控制使得细水雾在能够在有效时间内抑制火灾、控制火情的进一步蔓延。FLUENT通过对火灾偏微分方程组进行数值求解来得到火灾过程中特性参数的空间及时间分布,可以模拟火灾发生时烟气的温度及浓度变化过程,为研究相应的消防设施对火灾的抑制提供理论帮助。应用FLUENT研究细水雾的优化参数设计及与机械排烟设备的联动控制显得尤为重要。本文选择戊烷和庚烷作为火源燃料,采用非预混燃烧模型,在单室和隧道情况下,研究不同工况下施加细水雾对整个空间内温度和烟气浓度的变化情况,分析不同细水雾流量、喷雾方式、雾滴粒径及排烟方式对火场内温度场和浓度场产生的影响。(1)借助细水雾灭单室非正下方火源时火源远端的温度...  (本文共58页) 本文目录 | 阅读全文>>