劉世霖 江平 王旭

摘要：利用自行設(shè)計(jì)的多噴嘴組合的高壓細(xì)水霧噴頭，研究了細(xì)水霧對(duì)油池火的抑制過(guò)程，著重討論了細(xì)水霧在不同壓力、風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)數(shù)下對(duì)油池火的滅火效果的影響。研究結(jié)果表明：提高工作壓力確實(shí)可以提高滅火效率;在低速通風(fēng)的條件下有利于提高細(xì)水霧滅油池火的有效性;而開啟排煙風(fēng)機(jī)會(huì)吸入新鮮的空氣，起到助燃的作用，降低了滅火的有效性。

關(guān)鍵詞：細(xì)水霧;油池火;工作壓力;風(fēng)機(jī)

細(xì)水霧滅火系統(tǒng)綠色、無(wú)毒，作為哈龍滅火劑替代產(chǎn)品得到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。國(guó)外學(xué)者進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)與模擬：GrantG，JonesA對(duì)細(xì)水霧滅火系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究后發(fā)現(xiàn)細(xì)水霧可以撲滅不同類型的火災(zāi);喬林，馬瑞雪等對(duì)細(xì)水霧熄滅汽油火進(jìn)行模擬，認(rèn)為細(xì)水霧滅火過(guò)程主要分為3個(gè)階段并伴隨火焰強(qiáng)化現(xiàn)象;劉長(zhǎng)春等利用FDS模擬了細(xì)水霧撲滅CH4火災(zāi)，認(rèn)為54μm的水霧顆粒粒徑最能夠有效抑制燃燒。鑒于此，筆者自行搭建了相關(guān)的測(cè)試平臺(tái)，分析研究噴頭工作壓力、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)以及玻璃房門開啟的角度對(duì)細(xì)水霧滅油池火有效性的影響，并總結(jié)出實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象和結(jié)論，本文研究結(jié)果可為細(xì)水霧在在建工程可燃液體發(fā)生火災(zāi)時(shí)的應(yīng)對(duì)提供理論參考。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?/p>

（一）模型建立

實(shí)驗(yàn)是在5.0m×5.0m×3.1m的玻璃房中進(jìn)行的，房門的尺寸為1m×2m;玻璃房側(cè)面設(shè)有一個(gè)排煙口，排煙口距地高度為2.5m，正中心設(shè)置氣體監(jiān)測(cè)裝置?；鹪搭愋蜑橛统鼗?，油池直徑為30cm，火源位置在玻璃房的中心，細(xì)水霧噴頭位于油盤的正上方，距地面高度為2.7m。在油池的正上方布置熱電偶，沿油盤表面中心線每隔20cm布置一個(gè)熱電偶，共布置7個(gè)，自下而上編號(hào)依次為1～7。

圖1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景布置圖

二、結(jié)果與討論

（一）壓力對(duì)溫度的影響分析

實(shí)驗(yàn)每次所需柴油400ml，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所需的工況如表1所示：

表1 工況參數(shù)

表1給出了不同壓力下細(xì)水霧抑制油池火的滅火時(shí)間，可以看到隨著工作壓力的增加滅火時(shí)間總體保持著縮短的趨勢(shì)。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)：工作壓力為5MPa、7MPa時(shí)，滅火的過(guò)程中會(huì)存在火焰強(qiáng)化的現(xiàn)象，原因在于隨著工作壓力的增加，霧動(dòng)量增大，細(xì)水霧對(duì)火焰的動(dòng)力拉伸作用越明顯，這會(huì)使火焰溫度迅速下降。因此，工作壓力越大火焰強(qiáng)化現(xiàn)象越不容易發(fā)生。而當(dāng)噴頭的工作壓力較低時(shí)，低速氣流不能迅速壓低火焰，同時(shí)火焰周圍的氣流會(huì)攪動(dòng)周圍新鮮空氣卷入焰，反而起到了助燃作用。

（二）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)細(xì)水霧滅火有效性的影響

風(fēng)機(jī)開啟時(shí)對(duì)細(xì)水霧滅火有一定影響，表2給出了不同轉(zhuǎn)數(shù)下細(xì)水霧抑制油池火的滅火時(shí)間。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為1500r/min時(shí)滅火有效性最低，筆者猜測(cè)此時(shí)火場(chǎng)中氣流正加速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致部分新鮮空氣迅速補(bǔ)充加強(qiáng)燃燒反應(yīng);當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1200r/min、900r/min、600r/min時(shí)滅火時(shí)間明顯比不開風(fēng)機(jī)時(shí)滅火時(shí)間短，這是因?yàn)樵陲L(fēng)機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，不易引起地面空氣進(jìn)入，同時(shí)又可有效排出燃燒空間上方的高溫?zé)煔?，帶走了火?chǎng)部分熱量，減小了細(xì)水霧下降過(guò)程煙羽流對(duì)其的阻力，減少了煙氣對(duì)可燃油面的熱反饋?zhàn)饔?，減少了可燃液體的蒸發(fā)量，所以滅火時(shí)間減小。由此可見，在風(fēng)速不顯著影響細(xì)水霧滅火的情況下，整體上低速通風(fēng)可以有效地抑制熱反饋，能夠促進(jìn)細(xì)水霧滅火，同時(shí)排煙能夠降低火場(chǎng)中的煙氣濃度，有利于保障火場(chǎng)中的人員疏散。

表2 風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)數(shù)下的滅火時(shí)間

（三）自然通風(fēng)對(duì)細(xì)水霧滅火的影響

通過(guò)門開啟的角度來(lái)控制自然通風(fēng)的條件，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 不同風(fēng)速滅火時(shí)間

由上表可見，門的開啟程度對(duì)細(xì)水霧撲滅受限空間的油池火的時(shí)間略有影響，隨著門開的角度越大，滅火時(shí)間略有增加，但影響效果并不明顯。門處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，沒(méi)有新鮮空氣進(jìn)入火場(chǎng)，滅火的有效性相對(duì)最高。門開啟的角度越大，風(fēng)量就越大，風(fēng)速也變大，部分細(xì)小霧滴可能被風(fēng)流帶走，不能在火場(chǎng)汽化吸熱降溫，因而滅火時(shí)間略有增加。門開啟的角度處于半開程度時(shí)，對(duì)滅火時(shí)間的影響較大，繼續(xù)加大門開啟的角度，對(duì)滅火時(shí)間的影響不大。這是因?yàn)楫?dāng)門開啟到一定寬度時(shí)供氧已經(jīng)充足，燃燒由通風(fēng)控制燃燒轉(zhuǎn)化為燃料控制燃燒，繼續(xù)加大門開啟的角度對(duì)燃燒的影響很小。

三、結(jié)語(yǔ)

（一）提高工作壓力可以有效縮短滅火時(shí)間;在細(xì)水霧施加時(shí)偶爾會(huì)出現(xiàn)火焰強(qiáng)化燃燒現(xiàn)象。

（二）通風(fēng)對(duì)細(xì)水霧滅火有一定影響，低速通風(fēng)有利于提高細(xì)水霧滅火有效性。

（三）細(xì)水霧作用下，排煙風(fēng)機(jī)開閉狀態(tài)對(duì)滅火效果有一定影響。開啟排煙風(fēng)機(jī)會(huì)吸入部分新鮮空氣，起到助燃的作用，降低了滅火效果。

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作者簡(jiǎn)介：

劉世霖（1994—），男，遼寧沈陽(yáng)人，沈陽(yáng)航空航天大學(xué)消防工程系碩士研究生，研究方向：火災(zāi)科學(xué)與防火工程。