細水霧與火災(zāi)煙氣相互作用的模擬研究.pdf

1、傳統(tǒng)的鹵代烷滅火劑對大氣臭氧層有嚴重的破壞作用，自蒙特利爾公約簽訂以來，尋找合適的鹵代烷替代物已經(jīng)成為國際火災(zāi)科學研究的當務(wù)之急。細水霧以其高效、穩(wěn)定、成本低、易于得到及對環(huán)境友好等特點，成為當前國際火災(zāi)科學前沿的研究熱點和難點之一。目前國際上關(guān)于細水霧與火災(zāi)煙氣相互作用的研究尚處于起步階段，本文通過實驗研究和場模擬的方法系統(tǒng)地研究了細水霧與煙氣的相互作用。 利用場發(fā)射掃描的方法，拍攝了細水霧作用前后柴油和橡膠燃燒產(chǎn)生的煙顆粒

2、形貌。通過煙顆粒采樣標本的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，在細水霧作用下煙顆粒的采樣平均直徑dA有所增大，表面密度ρS有所減小。研究表明細水霧主要通過動力學作用、云物理學作用和斯蒂芬流輸運機理來沖刷煙顆粒。粒徑較小的細水霧蒸發(fā)速率快，這使得火災(zāi)環(huán)境快速形成過飽和蒸汽，煙顆粒吸收了過飽和水蒸氣，體積和重量有所增大。粒徑較小的霧滴可長時間懸浮在空中與煙顆粒發(fā)生凝聚、合并。速度較大的細水霧能夠更加有效的沖擊煙顆粒，強化煙顆粒與霧滴之間的碰撞和凝聚作用，加速了煙

3、顆粒的沉降過程。 通過模擬實驗的方法在受限空間研究了細水霧作用下煙氣溫度的變化規(guī)律。 實驗發(fā)現(xiàn)霧通量的改變明顯的影響著細水霧的降溫速率，隨著霧通量增大細水霧的VTimea明顯增大；隨著霧滴粒徑的減小細水霧的VTimea變化幅度不大，只是略有增加。利用皮托管測量煙氣場的動壓，計算給出了細水霧作用下煙氣與霧場的混合速度。研究表明粒徑和速度較小的細水霧造成的速度增量較小，粒徑和速度較大的細水霧造成的速度增量較大。細水霧對垂

4、直方向的混合速度影響較大，對水平方向的混合速度影響較小。 利用ISO9705火災(zāi)實驗臺研究了細水霧作用下煙氣特性參數(shù)的變化規(guī)律。 實驗發(fā)現(xiàn)細水霧施加之后，火場的氧氣濃度快速回升，一氧化碳濃度上升速度加快，二氧化碳濃度上升速度減慢，同時煙氣的消光系數(shù)、煙氣的輻射熱通量和煙氣的質(zhì)量密度快速下降。作者利用實驗獲取的數(shù)據(jù)，推導并給出了氧氣濃度回升量、一氧化碳濃度增大倍數(shù)、二氧化碳濃度衰減比例和煙氣質(zhì)量密度減小比例與通風速率及

5、壓力的數(shù)學關(guān)系。實驗發(fā)現(xiàn)，通風速率明顯的影響著煙氣特性參數(shù)的變化規(guī)律，通風作用即可提高火場氧氣濃度，助燃火焰，又可以破壞火焰燃燒的穩(wěn)定性，加速火焰熄滅。當風速小于1.5kg/s時，通風造成的助燃火焰發(fā)揮主導作用，當風速大于1.5kg/s時，通風造成的熄滅火焰發(fā)揮主導作用。實驗發(fā)現(xiàn)，火源熱釋放速率與煙氣特性參數(shù)變化規(guī)律具有密切的相關(guān)性，火源熱釋放速率是制約煙氣特性參數(shù)變化的主導因素，施加細水霧之后，隨著火源熱釋放速率的下降，氧氣濃度明顯回