民机货舱细水雾雾场特性及抑灭火有效性研究
发布时间：2021-08-27 05:23
在从民航大国向民航强国的转型阶段,民航安全工作是必不可少的。随着飞机货舱运输货物种类越来越复杂,民机货舱的火灾安全必须予以重视。传统机载灭火剂哈龙破坏臭氧物质,世界各国都在不断开发其替代产品。细水雾因其灭火快和清洁等特点,已成为民机货舱哈龙替代的理想选择。通过开展民机货舱细水雾雾场特性及抑灭火有效性研究,为细水雾灭火技术的机载应用和研发新一代机载灭火原型系统提供理论支持。本文根据机载哈龙替代的最低性能标准测试要求,设计并搭建了民机货舱细水雾雾场特性及抑灭火有效性验证实验平台。选用自主设计研发的超音速谐振双流体喷头,在实验平台内布置有4个喷头,设置5个总气体流量（1000、1100、1200、1300、1400 lpm）和5个总液体流量（2、3、4、5、6 lpm）,开展细水雾雾场特性实验和抑灭火有效性验证实验。在雾场特性实验中使用量杯收集法测量细水雾雾通量,激光粒度分析仪测量雾滴粒径分布,三维图像粒子测速系统测量雾滴速度。在抑灭火有效性实验中使用热电偶测量火场温度,辐射热流计测量火源的辐射热流密度,电子天平测量燃料的质量损失,烟气分析仪测量烟气浓度,并通过摄像机拍摄实验过程监控火场变化...
【文章来源】：中国民用航空飞行学院四川省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验平台
第二章实验平台构建及测量技术原理12（b）最低性能标准飞机模拟货舱实物图图2.1实验平台本实验平台主要由细水雾产生装置、雾场诊断系统（PIV雾场测量）、温度场测量系统、烟气分析系统和质量测量系统组成，平台示意图如图2.2所示，实物图如2.3所示。本实验平台主要功能如下：1）实验平台结构尺寸符合相关标准，贴近真实民机货舱场景。实验平台可以通入气源和水源，经由细水雾产生装置，产生不同气体流量和液体流量的细水雾，可对细水雾雾滴速度及粒径、雾通量等参数进行测量；2）实验平台耐高温，可以实现不同火源在实验平台内燃烧，同时测量燃烧时火焰和舱内空间温度、热流密度、燃料的质量损失和产生烟气成分等参数；3）实验平台方便观测，可以利用摄像头记录实验的过程，实时记录各个工况下细水雾释放对火焰形态的影响，及灭火时间等。图2.2民机货舱细水雾雾场特征及抑灭火有效性验证实验平台示意图
中国民用航空飞行学院硕士学位论文13图2.3民机货舱细水雾雾场特征及抑灭火有效性验证实验平台实物图2.3细水雾产生装置由于货舱环境内可利用的气体、压力、水等条件均是有限的，所以传统的细水雾雾化系统并不能满足货舱内的灭火要求，这就需要货舱机载细水雾灭火系统中所使用的细水雾喷头能在货舱有限的条件内有效地实施灭火。民机中气源系统主要为发动机引气系统，其余还有APU引气系统、地面空气连接系统和气源总管系统，同时气源还为飞机中的水箱提供压力。考虑到机载细水雾灭火系统与机载气源与水源系统的兼容情况，本文选用低压双流体细水雾，细水雾喷头是依托国家自然科学基金研发的双流体谐振喷头，采用气动雾化和超声雾化协同作用的雾化方式，该喷头有气和液两个流动通道，气体以一定压力进入到共振腔，在共振腔内产生高频振动，进行激烈的能量转换，将通过的水流打散成无数细微的雾状液滴，雾化后的液滴微粒由高速气体夹带着喷射而出，在四周形成一个环形的细水雾区域，可用于扑灭周边火灾，喷头如图2.4（a）所示。由于是低压双流体细水雾，选用来源广泛的空气和水作为灭火剂，故细水雾的产生装置主要有水源、气源和喷头三部分组成。水源选择为消防水源，经过加压水泵加压后，水压为0.5MPa。气源选择为空气，空气通过空气压缩机加压，储气罐容积为1000L，气压为1Mpa。气源水源均使用可调式玻璃转子流量计对其流量进行控制，如图2.4（b）所示。压缩空气和水经过12mm的气液管网与实验平台内的细水雾喷头相连接，示意图如图2.4（c）所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]细水雾灭火有效性研究进展[J]. 刘全义,伊笑莹,吕志豪,张政. 科学技术与工程. 2019(22)
[2]含复合添加剂细水雾抑制锂电池火灾效果分析[J]. 张青松,程相静,白伟. 消防科学与技术. 2018(09)
[3]低压环境下氮气-水低压双流体细水雾抑灭油池火[J]. 刘全义,孙强,贺元骅. 科学技术与工程. 2017(33)
[4]大型民用飞机货舱哈龙替代品抑制及灭火系统研究[J]. 贺元骅,应炳松,陈现涛,孙强. 民用飞机设计与研究. 2016(04)
[5]含添加剂细水雾灭固体火实验[J]. 王旭,王爽,刘志远. 中国公共安全(学术版). 2016(02)
[6]基于激光的多相流测试技术应用研究进展[J]. 吴晅,焦晶晶,杨彪,金光. 激光与红外. 2016(02)
[7]细水雾灭火机理研究进展[J]. 杜文锋. 消防技术与产品信息. 2013(08)
[8]细水雾不同灭火机理相对适宜粒径的探讨[J]. 刘鑫,邓晓莉,魏东,徐方. 消防技术与产品信息. 2012(06)
[9]细水雾作用下气体射流火焰熄灭的临界条件[J]. 陆嘉,廖光煊,黄咸家,陶常法. 燃烧科学与技术. 2011(05)
[10]细水雾抑制淬火油池火的小尺度实验[J]. 李权威,秦俊,唐海东,倪佳迪,张向阳,雷波,廖光煊. 燃烧科学与技术. 2010(03)
博士论文
[1]细水雾与冷/热态天然气泄漏射流相互作用的模拟研究[D]. 朱培.中国科学技术大学 2017
[2]高海拔环境对油池火行为及油面辐射热反馈的影响研究[D]. 李盼.中国科学技术大学 2018
[3]细水雾与火灾烟气相互作用的模拟研究[D]. 房玉东.中国科学技术大学 2006
硕士论文
[1]低压环境细水雾灭火有效性实验研究[D]. 戴经天.中国民用航空飞行学院 2019
[2]受限空间内细水雾熄灭油池火过程发生强化火焰现象的机理研究[D]. 徐正龙.河北工业大学 2016
[3]细水雾灭油池火强化现象及灭火机理研究[D]. 唐秀沙.河北工业大学 2015
[4]细水雾熄灭油池火的机理研究[D]. 李冬.河北工业大学 2015
[5]细水雾与被障碍物遮挡的油池火作用的研究[D]. 唐皓.大连理工大学 2009
本文编号：3365738
【文章来源】：中国民用航空飞行学院四川省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验平台
第二章实验平台构建及测量技术原理12（b）最低性能标准飞机模拟货舱实物图图2.1实验平台本实验平台主要由细水雾产生装置、雾场诊断系统（PIV雾场测量）、温度场测量系统、烟气分析系统和质量测量系统组成，平台示意图如图2.2所示，实物图如2.3所示。本实验平台主要功能如下：1）实验平台结构尺寸符合相关标准，贴近真实民机货舱场景。实验平台可以通入气源和水源，经由细水雾产生装置，产生不同气体流量和液体流量的细水雾，可对细水雾雾滴速度及粒径、雾通量等参数进行测量；2）实验平台耐高温，可以实现不同火源在实验平台内燃烧，同时测量燃烧时火焰和舱内空间温度、热流密度、燃料的质量损失和产生烟气成分等参数；3）实验平台方便观测，可以利用摄像头记录实验的过程，实时记录各个工况下细水雾释放对火焰形态的影响，及灭火时间等。图2.2民机货舱细水雾雾场特征及抑灭火有效性验证实验平台示意图
中国民用航空飞行学院硕士学位论文13图2.3民机货舱细水雾雾场特征及抑灭火有效性验证实验平台实物图2.3细水雾产生装置由于货舱环境内可利用的气体、压力、水等条件均是有限的，所以传统的细水雾雾化系统并不能满足货舱内的灭火要求，这就需要货舱机载细水雾灭火系统中所使用的细水雾喷头能在货舱有限的条件内有效地实施灭火。民机中气源系统主要为发动机引气系统，其余还有APU引气系统、地面空气连接系统和气源总管系统，同时气源还为飞机中的水箱提供压力。考虑到机载细水雾灭火系统与机载气源与水源系统的兼容情况，本文选用低压双流体细水雾，细水雾喷头是依托国家自然科学基金研发的双流体谐振喷头，采用气动雾化和超声雾化协同作用的雾化方式，该喷头有气和液两个流动通道，气体以一定压力进入到共振腔，在共振腔内产生高频振动，进行激烈的能量转换，将通过的水流打散成无数细微的雾状液滴，雾化后的液滴微粒由高速气体夹带着喷射而出，在四周形成一个环形的细水雾区域，可用于扑灭周边火灾，喷头如图2.4（a）所示。由于是低压双流体细水雾，选用来源广泛的空气和水作为灭火剂，故细水雾的产生装置主要有水源、气源和喷头三部分组成。水源选择为消防水源，经过加压水泵加压后，水压为0.5MPa。气源选择为空气，空气通过空气压缩机加压，储气罐容积为1000L，气压为1Mpa。气源水源均使用可调式玻璃转子流量计对其流量进行控制，如图2.4（b）所示。压缩空气和水经过12mm的气液管网与实验平台内的细水雾喷头相连接，示意图如图2.4（c）所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]细水雾灭火有效性研究进展[J]. 刘全义,伊笑莹,吕志豪,张政. 科学技术与工程. 2019(22)
[2]含复合添加剂细水雾抑制锂电池火灾效果分析[J]. 张青松,程相静,白伟. 消防科学与技术. 2018(09)
[3]低压环境下氮气-水低压双流体细水雾抑灭油池火[J]. 刘全义,孙强,贺元骅. 科学技术与工程. 2017(33)
[4]大型民用飞机货舱哈龙替代品抑制及灭火系统研究[J]. 贺元骅,应炳松,陈现涛,孙强. 民用飞机设计与研究. 2016(04)
[5]含添加剂细水雾灭固体火实验[J]. 王旭,王爽,刘志远. 中国公共安全(学术版). 2016(02)
[6]基于激光的多相流测试技术应用研究进展[J]. 吴晅,焦晶晶,杨彪,金光. 激光与红外. 2016(02)
[7]细水雾灭火机理研究进展[J]. 杜文锋. 消防技术与产品信息. 2013(08)
[8]细水雾不同灭火机理相对适宜粒径的探讨[J]. 刘鑫,邓晓莉,魏东,徐方. 消防技术与产品信息. 2012(06)
[9]细水雾作用下气体射流火焰熄灭的临界条件[J]. 陆嘉,廖光煊,黄咸家,陶常法. 燃烧科学与技术. 2011(05)
[10]细水雾抑制淬火油池火的小尺度实验[J]. 李权威,秦俊,唐海东,倪佳迪,张向阳,雷波,廖光煊. 燃烧科学与技术. 2010(03)
博士论文
[1]细水雾与冷/热态天然气泄漏射流相互作用的模拟研究[D]. 朱培.中国科学技术大学 2017
[2]高海拔环境对油池火行为及油面辐射热反馈的影响研究[D]. 李盼.中国科学技术大学 2018
[3]细水雾与火灾烟气相互作用的模拟研究[D]. 房玉东.中国科学技术大学 2006
硕士论文
[1]低压环境细水雾灭火有效性实验研究[D]. 戴经天.中国民用航空飞行学院 2019
[2]受限空间内细水雾熄灭油池火过程发生强化火焰现象的机理研究[D]. 徐正龙.河北工业大学 2016
[3]细水雾灭油池火强化现象及灭火机理研究[D]. 唐秀沙.河北工业大学 2015
[4]细水雾熄灭油池火的机理研究[D]. 李冬.河北工业大学 2015
[5]细水雾与被障碍物遮挡的油池火作用的研究[D]. 唐皓.大连理工大学 2009
本文编号：3365738
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