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細(xì)水霧對(duì)汽油火災(zāi)抑制作用的實(shí)驗(yàn)研究

2016-05-30 08:41張怡陳瑩
科技風(fēng) 2016年10期
關(guān)鍵詞:滅火

張怡 陳瑩

摘 要:細(xì)水霧作為一種環(huán)境友好型滅火劑其基本原理是汽化后水滴擁有更大的比表面積,吸熱能力增強(qiáng),水蒸氣的體積膨脹同時(shí)稀釋氧氣的濃度,可達(dá)到控火和抑火的效果[ 1 ]。本文建立了小尺寸的汽油火災(zāi)模型,研究細(xì)水霧對(duì)汽油火災(zāi)的影響,得到噴頭操作壓力和風(fēng)機(jī)啟閉狀態(tài)變化對(duì)汽油火災(zāi)溫度以及滅火時(shí)間的影響。

關(guān)鍵詞:汽油火災(zāi);細(xì)水霧;滅火;機(jī)械通風(fēng)

1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

本實(shí)驗(yàn)在一個(gè)5m×5m×3.1m的玻璃房中進(jìn)行,距地面2.7m處均勻布置了4個(gè)噴頭,在地面四個(gè)噴頭的中心處放置了一個(gè)直徑為30cm的油盤里盛裝有93號(hào)汽油作為火源,在油盤正上方設(shè)置4個(gè)熱電偶,第一個(gè)熱電偶距離地面40cm,其他三個(gè)依次往上間距為40cm,用以測(cè)量火場(chǎng)溫度。實(shí)驗(yàn)時(shí)當(dāng)油盆內(nèi)燃料全面燃燒后計(jì)時(shí)70s,再啟動(dòng)細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。

2 噴頭操作壓力對(duì)滅火效果的影響

實(shí)驗(yàn)研究了火源功率為600ml汽油量,風(fēng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)不同噴頭工作壓力(7MPa、9MPa和11MPa)對(duì)滅火效果的影響。在該工況下熱電偶1的溫度變化隨時(shí)間變化曲線如圖1:

由圖1可以看出當(dāng)操作壓力從7MPa提高到9Mpa時(shí),滅火時(shí)間逐漸縮短。這是因?yàn)樘岣卟僮鲏毫梢蕴岣哽F滴的初始動(dòng)量,因此提高了霧滴穿透火羽流的能力,細(xì)水霧的窒息作用便會(huì)增強(qiáng),同時(shí)霧通量也會(huì)增加,蒸發(fā)冷卻和衰減熱輻射的作用也增強(qiáng),從而更快的熄滅了油盤火。

繼續(xù)升高操作壓力,當(dāng)操作壓力為11Mpa時(shí),滅火時(shí)間反而增加。這是因?yàn)楫?dāng)壓力升高到一定的值時(shí),細(xì)水霧的霧化效果達(dá)不到最好的狀態(tài),從而影響各種滅火機(jī)理的發(fā)揮,導(dǎo)致滅火時(shí)間增加。同時(shí)這也說(shuō)明系統(tǒng)存在一個(gè)臨界壓力,在此臨界壓力下,滅火效果最好,本實(shí)驗(yàn)中的臨界壓力為9MPa。究其原因,細(xì)水霧滅火時(shí)間同水霧壓力呈反比。

隨著水霧壓力的增大,滅火時(shí)間縮短。這是由于細(xì)水霧壓力增大后,霧滴粒徑減小后,霧滴的比表面積就會(huì)增加,這樣也就增加了水霧霧滴與火焰的換熱面積,縮短了霧滴氣化所需的時(shí)間,更好的發(fā)揮了水霧氣化窒息的效果。

另一方面,增加水霧壓力同時(shí)增加了流量,這就增加細(xì)水霧的霧通量,增強(qiáng)了細(xì)水霧對(duì)火焰的體積膨脹隔氧和窒息作用,提高了冷卻效果。

與此同時(shí),細(xì)水霧工作壓力增加還提升霧滴的速度,其穿透火焰的能力增強(qiáng)就能達(dá)到火焰根部,提高滅火效率。

3 排煙風(fēng)機(jī)的啟閉狀態(tài)對(duì)滅火效果的影響

為了研究在滅火過(guò)程中風(fēng)機(jī)的啟閉狀態(tài)對(duì)滅火效果的影響,本試驗(yàn)選取了火源功率為600ml汽油量不變時(shí),三種不同操作壓力下風(fēng)機(jī)分別處于啟閉狀態(tài)時(shí)的滅火時(shí)間及效果。

圖2給出了在不同風(fēng)機(jī)開啟狀態(tài)下熱電偶1的溫度隨時(shí)間變化曲線。

由溫度曲線可以看出,風(fēng)機(jī)的開閉狀態(tài)對(duì)滅火效果都有很大的影響,開啟風(fēng)機(jī)可以縮短燃燒時(shí)間,同時(shí)縮短滅火時(shí)間,這是由于風(fēng)機(jī)開啟可以及時(shí)將空間內(nèi)的空氣排出,熱量也隨之排出,這將減少支持燃燒的氧氣,使得燃燒減弱,火勢(shì)熄滅的快。封閉的受限空間內(nèi)如果沒(méi)有通風(fēng),就會(huì)增強(qiáng)細(xì)水霧的滅火效果。這是因?yàn)槭芟蘅臻g內(nèi)空氣中氧氣濃度的降低。

有足夠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在一個(gè)“小”的受限空間中發(fā)生的火災(zāi)會(huì)在開始的幾分鐘內(nèi)使得受限空間的平均氧氣濃度下降幾個(gè)百分點(diǎn)。火焰在低氧氣濃度的條件下燃燒效率低下,從而很容易被撲滅。理論上講,風(fēng)機(jī)應(yīng)該處于關(guān)閉狀態(tài)才有利于火災(zāi)的撲滅。但另一方面,在通風(fēng)受限的空間內(nèi),低霧動(dòng)量的細(xì)水霧也能夠熄滅障礙物較多的隱蔽空間的火災(zāi),而且滅火所需的霧通量比通風(fēng)良好情況下要低10倍。同時(shí),開啟風(fēng)機(jī)又可以將火場(chǎng)內(nèi)的有毒煙氣迅速排出,為人員逃生提供安全的時(shí)間和環(huán)境,增加火場(chǎng)的能見度。

4 結(jié)論

本文通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)過(guò)程中細(xì)水霧噴頭壓力和機(jī)械排煙量的大小,主要得到了以下結(jié)論:

1)細(xì)水霧的噴頭操作壓力也是細(xì)水霧滅火效果的重要影響因素,隨噴頭操作壓力的增加,滅火時(shí)間逐漸縮短;繼續(xù)升高操作壓力,其滅火時(shí)間反而增加。本實(shí)驗(yàn)中當(dāng)操作壓力為9MPa時(shí),滅火時(shí)間最短。

2)風(fēng)機(jī)的開閉對(duì)細(xì)水霧的滅火也是有著很大的影響,開啟風(fēng)機(jī)會(huì)延長(zhǎng)滅火的時(shí)間。

參考文獻(xiàn):

[1] 劉江虹,廖光煊.細(xì)水霧滅火技術(shù)及其應(yīng)用.火災(zāi)科學(xué),2001.

[2] 周華,范明豪.移動(dòng)式高壓直接霧化細(xì)水霧滅火系統(tǒng).消防科學(xué)與技術(shù),2003.

[3] 鄭立剛,余高明,賈海林.標(biāo)準(zhǔn)受限空間細(xì)水霧熄滅煤油火災(zāi)的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬.中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2007.

[4] 姚斌,廖光煊,范維澄等.細(xì)水霧抑制擴(kuò)散火焰的研究[J].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),1998,28(5):610-617.

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