細(xì)水霧幕抑制狹長空間頂棚射流火焰研究.pdf

1、近年來，頻繁發(fā)生的火災(zāi)事故對群眾生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。對于狹長空間火災(zāi)，當(dāng)火源距頂棚較近或火源功率較大時(shí)，可能導(dǎo)致頂棚射流火焰出現(xiàn)，造成火災(zāi)發(fā)生跳躍式蔓延?，F(xiàn)有防火分區(qū)手段雖可阻擋火災(zāi)蔓延但具有一定的缺陷，而細(xì)水霧技術(shù)因其眾多優(yōu)點(diǎn)得到廣泛關(guān)注。本文在細(xì)水霧滅火技術(shù)基礎(chǔ)上提出細(xì)水霧幕抑制頂棚射流火焰的方法。
　　由于現(xiàn)有7N細(xì)水霧噴頭作為細(xì)水霧幕噴頭具有霧幕包絡(luò)面存在空隙等局限性，本文首先對細(xì)水霧幕噴頭進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)與改良，以

2、實(shí)現(xiàn)在保證較少耗水量的前提下，形成具有一定水平霧動(dòng)量且包絡(luò)面相對密實(shí)的細(xì)水霧幕。建立了6.5×2×2.6 m的長廊模型全尺寸實(shí)驗(yàn)臺(tái)，采用全尺寸火災(zāi)實(shí)驗(yàn)的方法，對相同流量下兩種細(xì)水霧幕抑制頂棚射流火焰有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，霧幕的施加對頂棚射流火焰蔓延具有一定抑制作用，且相同流量下改良霧幕效果要比7N霧幕好，另外霧幕施加后保護(hù)段頂棚溫度、空間溫度、煙氣蔓延速度均有所降低。但同時(shí)發(fā)現(xiàn)，霧幕的開啟會(huì)導(dǎo)致局部煙氣層沉降的出現(xiàn)，并對保護(hù)段煙氣

3、層厚度造成影響。
　　利用數(shù)值模擬軟件FDS對不同霧幕參數(shù)下細(xì)水霧幕抑制頂棚射流火焰效果進(jìn)行了研究，并對霧幕作用下計(jì)算域溫度場、組分濃度場及流場變化進(jìn)行了分析，對霧幕抑制頂棚射流火焰機(jī)理進(jìn)行闡述。結(jié)果表明，隨著霧幕流量或出口速度的增大，平均粒徑的減小，霧幕抑制頂棚射流火焰能力增強(qiáng)，且改良霧幕抑制效果優(yōu)于7N霧幕。細(xì)水霧幕在施加的過程中，部分霧滴與高溫火焰和煙氣接觸，以較大的汽化潛熱降低作用區(qū)溫度。在此過程中水霧蒸發(fā)產(chǎn)生大量水蒸氣并

4、附于霧幕后方頂棚，稀釋了下游頂棚氧氣和可燃蒸汽濃度，抑制了燃燒反應(yīng)速度，于此同時(shí)水蒸氣的顯熱吸熱能力又大幅度降溫了保護(hù)段頂棚溫度，最終實(shí)現(xiàn)對頂棚射流火焰的抑制。霧幕流量，平均粒徑及出口速度均是影響煙氣流動(dòng)的主要參數(shù)。具體表現(xiàn)為隨著霧幕流量或出口速度的增大、粒徑的減小，霧幕覆蓋區(qū)煙氣沉降增強(qiáng)，且煙氣沉降對下游煙氣層高度存在影響。噴頭的差異導(dǎo)致相同霧幕參數(shù)下改良霧幕工況煙氣層分布與7N霧幕存在不同，保護(hù)段改良霧幕工況煙氣層高度相對較高，有利

5、于人員的逃生。隨著霧幕流量或出口速度的增大、粒徑的減小，保護(hù)段煙氣流動(dòng)速度逐漸降低，且改良霧幕工況下煙氣速度下降幅度更大。
　　利用全尺寸實(shí)驗(yàn)臺(tái)研究了0.5-2.5 MPa五種壓力下兩種細(xì)水霧幕對頂棚射流火焰的抑制過程。結(jié)果表明對于特定火災(zāi)場景，0.5 MPa壓力下改良霧幕即可將頂棚火焰阻擋在霧幕前方，且隨著細(xì)水霧幕壓力的增大，頂棚射流火焰長度縮短。對于7N霧幕，隨著霧幕壓力的增大霧幕抑制效果增強(qiáng)，霧幕后方火焰前鋒發(fā)生變化，最終2