细水雾灭液体火灾烟雾温度、浓度扩散特性研究

发布时间：2017-10-09 10:35

  本文关键词：细水雾灭液体火灾烟雾温度、浓度扩散特性研究

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【摘要】：细水雾作为哈龙替代品,在最近几年迅速发展。但是由于细水雾作用火灾烟气时会发生复杂的物理化学变化,使得到目前还没有完全弄清楚细水雾的灭火机理,所以需要研究分析细水雾作用下烟气特性参数的变化,以及细水雾特性参数对灭火效果的影响。CFD数值模拟方法可以得出细水雾与火羽流之间的作用,进一步优化细水雾灭火技术。用fluent软件对细水雾作用下封闭空间烟雾扩散特性进行了数值模拟,根据模拟结果得出fluent软件可以确切模拟细水雾与烟气之间的作用。同时得出细水雾作用后,火焰温度快速下降,到达一定温度后,随着细水雾的作用,温度下降缓慢;氧气浓度在细水雾施加后迅速升高,到达一定时间后,趋于稳定;二氧化碳浓度开始迅速下降,后来趋于平稳。随着粒径的增大灭火效果越好,到300μm效果最好,400μm时灭火效果逐渐变差。随着水雾质量流量的增大,灭火效果越好,但有一个临界值即0.5kg/s,超过临界值这种效果就会越来越不明显。同时喷雾锥角对灭火也有一定的影响,发现锥角60°比90°和120°的灭火效果好,随着角度增大,灭火效果变弱;同时发现60°锥角的细水雾灭火效果好于40°,因为当增大喷射角度时,会使更多的水雾液滴到达火焰区,可以起到稍好的灭火效果。虽然比较起垂直火焰卧式火焰较难被熄灭,但是细水雾可以有效降低卧式火焰温度。当喷雾处于火焰的正上方时火源热释放速率降低最多,温度最低,CO浓度也最低,所以灭火效果最好;处于左上方和右上方的细水雾对火焰的冲击作用减少,所以可以起到控火作用,但是不能有效灭火;同时,当火源处于两个水雾喷头的中间时,由于叠加作用,灭火效果好于在一个水雾喷头斜下方的火源。扩展细水雾的应用,用fluent软件模拟细水雾灭地铁车厢火灾过程,从而为细水雾灭火系统应用在地铁车厢的消防设计提供理论依据。根据模拟结果得出喷射速度为20m/s的细水雾作用火源后,火源功率的降低程度,CO浓度的降低程度都大于喷射速度为10m/s的细水雾,所以灭火效果更好;相同功率的火源,当细水雾与排烟设施耦合时,随着时间的增长,火源功率降低,同时火焰根部温度降低,灭火效果更好;烟气层的升温速率和降温速率都随着风速的增加呈下降趋势,同时得出机械通风作用减轻了细水雾的单独作用使得烟气中CO等一些有毒气体体积分数增大的负面作用。
【关键词】：细水雾 烟雾特性 烟雾扩散 数值模拟
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU892
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景9-13
• 1.1.1 火灾烟气危害性9
• 1.1.2 细水雾的发展及应用9-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.3 研究内容、方法和意义16-18
• 1.3.1 研究内容16
• 1.3.2 研究方法16-17
• 1.3.3 研究意义17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 2 细水雾灭火烟雾特性19-31
• 2.1 细水雾灭火烟雾组分对人体影响19-20
• 2.1.1 二氧化碳（CO_2）19
• 2.1.2 一氧化碳（CO）19-20
• 2.2 细水雾烟雾各组分变化20-30
• 2.2.1 O_2浓度变化20-23
• 2.2.2 对 CO 浓度影响分析23-24
• 2.2.3 CO_2浓度变化24-25
• 2.2.4 细水雾灭火对烟雾消光系数影响分析25-26
• 2.2.5 细水雾灭火对烟雾粒径和表面密度的影响分析26-30
• 2.3 本章小结30-31
• 3 细水雾灭火烟雾扩散31-44
• 3.1 火灾烟气在着火房间的流动过程32-37
• 3.1.1 雾滴运动速度与时间关系33-34
• 3.1.2 雾滴运动的位移34-35
• 3.1.3 细水雾作用下烟气运动速度变化规律研究35-36
• 3.1.4 雾滴与高温环境的热质交换36-37
• 3.2 细水雾灭火烟雾沉降特性分析37-40
• 3.2.1 火源对细水雾作用下火灾烟气层沉降距离的影响38
• 3.2.2 烟气温度对细水雾作用下火灾烟气层沉降距离的影响38-39
• 3.2.3 喷水压力对细水雾作用下火灾烟气层沉降距离的影响39-40
• 3.3 细水雾灭火对排烟设备的影响40-43
• 3.3.1 火灾对排烟风机性能的影响40-41
• 3.3.2 细水雾灭火对排烟风机性能影响41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 4 细水雾灭火特性数值模拟分析44-63
• 4.1 数学模型44-48
• 4.1.1 火灾场景模型44-45
• 4.1.2 物理模型45
• 4.1.3 其他模型45-48
• 4.2 边界条件及初始条件48-49
• 4.2.1 边界条件的设置48-49
• 4.2.2 初始条件49
• 4.3 求解方法49
• 4.4 模拟结果与分析49-61
• 4.5 本章小结61-63
• 5 细水雾在地铁车厢实际应用模拟研究63-75
• 5.1 模拟工况的确定63-64
• 5.2 细水雾在设计工况下的灭火效果64-66
• 5.2.1 火源热释放速率的比较64-65
• 5.2.2 烟气层分析65-66
• 5.2.3 细水雾作用下环境气体的变化规律66
• 5.3 细水雾灭火效果的优化66-74
• 5.3.1 细水雾喷射速度对灭火效果的影响66-68
• 5.3.2 细水雾的喷射角度对灭火效果的影响68
• 5.3.3 排烟与细水雾耦合对灭火效果的影响68-72
• 5.3.4 不同排烟风速对灭火效果的影响72-74
• 5.4 本章小结74-75
• 6 结论及展望75-77
• 6.1 结论75
• 6.2 展望75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间的研究成果82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 展望;蒋军成;孙智灏;周汝;;细水雾对地铁火灾烟气抑制的数值模拟[J];建筑科学;2014年07期

2 李媛;王喜世;蓝美娟;朱培;;细水雾幕抑制火灾烟气的实验研究[J];燃烧科学与技术;2014年03期

3 房玉东;;细水雾作用下烟颗粒形貌及尺寸变化规律研究[J];中国工程科学;2014年02期

4 凌宗余;刘炳海;吴龙标;程阳;;细水雾灭火系统应用于超高层建筑的适用性分析[J];消防技术与产品信息;2014年01期

5 祁帆;;地铁高压细水雾系统设计细节问题探讨[J];城市轨道交通研究;2013年04期

6 张笑男;王喜世;周洋;陶常法;;机械通风条件下细水雾抑制酒精火的试验研究[J];安全与环境学报;2012年05期

7 张健青;;不同工况下细水雾灭火效能影响的数值模拟[J];消防科学与技术;2012年03期

8 李晓东;;高压细水雾灭火系统在城市轨道交通中的应用[J];城市轨道交通研究;2009年10期

9 张培红;占欢;张芸栗;刘佳;;地铁车厢机械排烟和细水雾耦合灭火效果研究[J];中国安全生产科学技术;2009年04期

10 林霖;房玉东;翁韬;张永丰;廖光煊;;细水雾与火灾烟气相互作用的实验和数值模拟研究[J];中国工程科学;2008年10期

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本文编号：999693