超细干粉灭火剂因其优异的灭火性能且对大气环境无污染,已成为一种新型的哈龙替代型灭火剂,目前对超细干粉灭火剂在管内流动阻力特性研究甚少,这极大地限制了超细干粉管网灭火系统的设计和应用。
本文研究了超细干粉灭火剂在水平直管内流动时的压降变化规律,并对管内两相流动过程进行了数值模拟。首先,通过搭建水平喷放实验台和改变起始充装条件,探究了充装压力和充装比对管内沿程压力分布、输送流量和气固比的影响,并确定了合适的充装条件。实验结果表明：灭火瓶内起始充装压力对沿程压降影响较大,而灭火剂的充装比对沿程压降影响较小；充装比对输送流量的影响曲线上存在一个转捩点(临界充装比),临界充装比值随起始充装压力的增大而增大。同时,通过对P-t曲线的研究,分析了喷放过程中的喷放前期、平稳喷放和喷放后期三个阶段。其次,通过调整管路长度和管径,探讨了其对压降的影响,结果表明：压力在管内的分布近似呈线性递减趋势；管内径越小,单位长度压降越大；在实验长度范围内,管路总长越长,单位长度压降越小。最后,通过对实验数据进行无量纲分析和多元线性回归拟合,得到了两相流中固相摩擦阻力系数经验公式,并建立了超细干粉灭火剂在水平直管内的压降计算公式。
基于Euler双流体模型,利用Gambit建立三维网格模型,通过Fluent6.3对超细干粉灭火剂管内气固两相流动过程进行模拟,分析了超细干粉灭火剂在管内的压力分布、速度分布和浓度分布,并拓展研究了入口速度和初始固相体积分数对压降的影响规律,以及不同流量下的最佳经济速度。可为超细干粉管网灭火系统的设计和实际应用提供一定的理论依据。
