细水雾系统灭火性能研究及喷嘴参数优化

大气臭氧层在传统的哈龙系列灭火剂使用时破坏严重，具有无环境污染、耗水量低、灭火迅速、对保护对象破坏性小等特点的细水雾灭火技术作为一种哈龙替代物而再次受到世人的普遍重视。细水雾由水喷雾发展而来，具有气体灭火和水灭火的双重优点。 本课题研究细水雾灭火系统的灭火性能，主要研究内容如下： (1)在现有的灭火测试间进行细水雾扑灭油火的试验，选取柴油作为研究对象，分别开展受限空间有遮挡油盘火和有遮挡喷雾火的试验研究。通过选用两种不同细水雾喷头得到细水雾扑灭油盘火和喷雾火时烟气温度和氧浓度等特性参数的变化趋势。试验结果表明细水雾扑灭油盘火所需的时间要长一些。 (2)选取火灾动力学软件FDS对细水雾灭火系统扑灭油盘火和喷雾火的情况进行模拟分析。为真实反映受限空间火灾的特性，按照测试间的实际尺寸建立模型。在大涡模拟技术的基础上，采用湍流模型，燃烧反应采用混合分数模型。模拟细水雾与火羽流的相互作用以获得测试间温度变化和氧气浓度变化，分析细水雾扑灭油盘火和喷雾火的不同作用机理。结果表明由于油盘火和喷雾火的火焰形态不同，导致细水雾对两者的灭火机理不完全相同。 (3)应用FLUENT软件对多种结构形式的离心式细水雾喷嘴内部流场进行数值模拟研究，考查了喷嘴出口直径对出口速度的影响，并对喷嘴的3个主要结构参数进行正交试验，数值模拟得出各试验喷嘴出口速度，从而得到优化的结构参数。研究表明：流体的速度在喷嘴的收缩段迅速增加，喷嘴出口直径为0.8mm时喷嘴出口速度最大。在考查喷嘴的3个主要几何参数中，影响喷嘴出口速度的最大的参数是喷嘴圆柱段直径，该值较小时能得到最佳结果。喷嘴的进口数目是另一个主要影响因素，进口多时效果较佳，但是进口数目过多会增加加工难度。