高架仓库灭火系统实体火灾实验和数值模拟研究

发布时间：2017-12-08 09:18

  本文关键词：高架仓库灭火系统实体火灾实验和数值模拟研究

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【摘要】：随着物流业在中国的迅速发展,仓库需求量迅猛增加。高架仓库由于具有空间利用率高、投资少、建设快等特点,被广泛用于大宗物流货品的保管和储存。然而高架仓库的建筑和储存特点导致其火灾危险性远大于普通仓库,因此高架仓库的消防系统设计研究日益受到重视。 本文采用了实体火灾实验与数值模拟相结合的方式对早期抑制快速响应(ESFR)自动灭火系统、闭式高压细水雾自动灭火系统、开式低压细水雾灭火系统以及喷洒型自动射流灭火系统在高架仓库火灾中的灭火性能进行了研究。 在实体火灾实验研究方面,目前国内外针对高架仓库灭火系统的实体火灾实验研究主要集中于ESFR喷头等少数几种灭火系统,缺少针对不同灭火系统灭火性能的比较。因此,本文开展不同灭火系统在高架仓库火灾中灭火性能的研究。实体火灾实验依托于科大立安公司细水雾综合应用实验室搭建的高架仓库实验平台,并采用GB5135.9-2006《自动喷水灭火系统第9部分早期抑制快速响应(ESFR)喷头》规定的实验条件,该实验条件与美国FM Global实验室以及天津消防研究所开展的高架仓库实体火灾的实验条件类似。在该实验平台上,本文分别开展了ESFR自动灭火系统、闭式高压细水雾自动灭火系统、开式低压细水雾灭火系统以及喷洒型自动射流灭火系统扑救高架仓库火灾的实体火灾实验。实验中详细记录了喷头工作压力、实验点火时间、开始喷水时间、灭火时间及燃烧物的损失量,分析了火场温度、热辐射强度以及喷头流量数据,并对各灭火系统在高架仓库火灾中的适用性、辐射热、货物损失量、灭火所用时间以及灭火系统用水量进行了比较。实验结果表明：(1)在本文实验条件和限定的仓库高度以及货架高度条件下,ESFR自动灭火系统和开式低压细水雾灭火系统能够有效保护高架仓库,闭式高压细水雾自动灭火系统和喷洒型自动射流灭火系统不能保证高架仓库火灾时的安全；(2)对于储存易燃物、一般材料或难燃材料的高架仓库,ESFR自动灭火系统均可以保证其发生货架火灾时,火焰不会蔓延至相邻货架间,而低压细水雾灭火系统对于储存易燃物的高架仓库无法限制其火焰蔓延；(3) ESFR自动灭火系统实验中货架纸箱几乎全部损毁,开式低压细水雾灭火系统实验中烧毁纸箱仅占所有纸箱的30%,且细水雾对货品造成的水渍损失小,因此采用低压细水雾系统灭火可以有效降低高架仓库火灾时的货物损失量；(4)通过对比ESFR自动灭火系统实验与开式低压细水雾灭火系统实验,发现两种灭火系统扑灭货架火灾所用时间相差较小；(5)低压细水雾灭火系统扑灭高架仓库火灾所需的水量不到ESFR自动喷水灭火系统的15%。 通过实体火灾实验,得出了在限定的仓库高度和货架高度条件下,ESFR自动灭火系统和开式低压细水雾灭火系统能够有效保护高架仓库。本文在数值模拟研究部分针对这两种灭火系统在高架仓库火灾中的适用性问题做了进一步分析。本文在实体火灾实验基础上,通过火灾模拟软件,搭建了FDS模型。数值模拟首先验证了模型相对实体火灾实验的适用性,然后改变火源的位置,模拟火源在货架第三层以及第四层底部的工况,以研究对于不同火源位置的高架仓库火灾,这两种灭火系统是否仍适用。模拟结果表明：(1)FDS模型能够较好的模拟ESFR自动灭火系统以及开式低压细水雾灭火系统扑灭高架仓库火灾的过程；(2)ESFR自动灭火系统可以扑救火源在货架第三层和第四层的高架仓库火灾；(3)开式低压细水雾灭火系统可以扑救火源在货架第三层的高架仓库火灾,而对于火源在货架第四层的高架仓库火灾,开式低压细水雾灭火系统能控制货架火势,但不能使火焰熄灭。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU892;TU998.1

【参考文献】

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本文编号：1265859