细水雾与火灾相互作用的研究

发布时间：2017-04-28 10:05

  本文关键词：细水雾与火灾相互作用的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：火灾烟气中的各种有毒有害气体、腐蚀性气体、烟颗粒等,对人类的生命财产安全及自然环境均造成了极大的破坏,寻找有效防治火灾及火灾烟气的方法迫在眉睫。细水雾以其环境友好、灭火迅速、用水量小等特点,被认为是卤代烷灭火剂的理想替代品,受到了学术界及消防技术应用领域的广泛重视。然而,由于细水雾灭火机理相对复杂,大规模的推广应用受到了一定的限制。本文从细水雾灭火主导机理及细水雾与火灾烟气相互作用两个角度出发,分别建立实验模型,运用PIV、不透明度测试仪、红外热像仪等光学仪器,辅以温湿度测量、气体浓度测量、风速测量等仪器对细水雾与火灾羽流相互的热传递过程、能量和质量交换等过程进行检测分析,研究成果对细水雾灭火技术的推广应用具有一定的指导意义。首先在东北大学地下工程火灾实验室搭建细水雾熄灭酒精火实验平台,利用PIV设备,测量细水雾雾化锥角、雾通量及速度场分布等细水雾雾场特性参数,研究了不同细水雾压力作用下雾场的速度场分布,通过数据拟合得出雾滴主流速度关于细水雾压力及距喷头距离的函数关系,并对不同压力及不同距离条件下的雾滴速度进行预测。在对细水雾雾场特性研究的基础上,根据油盆上方细水雾雾场分布及火焰最高温度及火场温度的变化,对细水雾灭火的临界推力比进行分析,从火焰冷却和燃料表面冷却两个方面分析细水雾熄灭酒精池火的主导机理,得出了细水雾熄灭酒精池火的临界燃料表面温度及不同主导机理条件下的临界推力比。进行不同通风环境中细水雾熄灭柴油池火的实验,通过对火焰温度、实验现场能见度以及烟气成分的的测试和分析,系统分析了细水雾及顶部排烟耦合系统对火灾烟气蔓延规律的影响,讨论不同阶段施加细水雾及开启顶部排烟系统对柴油池火燃烧过程的影响。分析得到在火灾充分发展阶段施加细水雾并开启顶部排烟对火势发展及疏散救援较为不利,而顶部排烟耦合细水雾作用能够有效提高能见度。
【关键词】：细水雾 火灾 烟气 顶部排烟 能见度 PIV
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X932
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 细水雾灭火机理研究13-14
• 1.2.2 细水雾与烟气作用研究14-15
• 1.3 研究内容及路线15-17
• 第2章 实验平台及测试系统简介17-27
• 2.1 隧道模型17-18
• 2.1.1 地上隧道模型17-18
• 2.1.2 地下隧道模型18
• 2.2 PIV设备18-20
• 2.3 不透明度测试仪20-23
• 2.4 热像仪23-24
• 2.5 其他仪器24-27
• 2.5.1 质量损失速率测量24
• 2.5.2 烟气测量24-25
• 2.5.3 温度测量25-26
• 2.5.4 细水雾流量监测26-27
• 第3章 不同压力下细水雾运动特性研究27-47
• 3.1 雾滴运动方程27-29
• 3.1.1 雾滴轨迹方程27-29
• 3.1.2 雾滴的运动速度29
• 3.1.3 雾滴的终端速度29
• 3.2 实验设计29-31
• 3.2.1 实验布置29-30
• 3.2.2 实验工况30-31
• 3.3 几种细水雾特征参数的测量结果31-36
• 3.3.1 雾化锥角31-32
• 3.3.2 雾通量32-35
• 3.3.3 其他特征参数35-36
• 3.4 雾滴速度场分布36-46
• 3.4.1 不同压力下细水雾速度场分析36-39
• 3.4.2 细水雾主流速度变化趋势分析39-41
• 3.4.3 不同高度的速度变化分析41-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 细水雾灭火机理动力学研究47-73
• 4.1 细水雾灭火机理47-51
• 4.1.1 火焰冷却47-49
• 4.1.2 燃料表面冷却49-51
• 4.2 典型的火羽流模型51-52
• 4.2.1 火羽流模型概述51
• 4.2.2 Heskestad模型51-52
• 4.3 实验设计52-54
• 4.3.1 实验布置52-53
• 4.3.2 实验工况53-54
• 4.4 实验结果分析54-70
• 4.4.1 热释放速率的确定54-56
• 4.4.2 细水雾作用下温度变化规律56-64
• 4.4.3 细水雾与酒精池火相互作用下雾场速度分布64-66
• 4.4.4 细水雾灭火的临界推力比66-70
• 4.5 本章小结70-73
• 第5章 顶部排烟耦合细水雾作用对火灾烟气特性的影响73-89
• 5.1 火灾烟气73-80
• 5.1.1 火灾烟气的产生73-75
• 5.1.2 火灾烟气特性75-80
• 5.2 实验设计80-82
• 5.2.1 实验布置80-82
• 5.2.2 实验工况82
• 5.3 实验结果分析82-88
• 5.3.1 热释放速率的确定82-83
• 5.3.2 顶部排烟对燃烧速率的影响83-84
• 5.3.3 顶部排烟与细水雾耦合系统的冷却作用84
• 5.3.4 顶部排烟耦合细水雾对CO浓度的影响84-85
• 5.3.5 顶部排烟及细水雾对能见度的影响85-88
• 5.4 本章小结88-89
• 第6章 主要结论及展望89-91
• 6.1 本文主要结论89-90
• 6.2 本文不足之处及展望90-91
• 参考文献91-97
• 致谢97-99
• 作者简介99

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