七氟丙烷气体灭火系统管网设计方法研究

发布时间：2020-08-22 10:27

【摘要】：七氟丙烷气体灭火系统作为新一代哈龙灭火系统替代产品,是一种洁净气体灭火系统,具有环保性能好、灭火效率高、使用安全、对被保护对象损坏作用小、适用范围广等特点。但七氟丙烷气体灭火系统管网设计比较复杂,尤其由于七氟丙烷在管网中的流态变化、热量传递、高压氮气融入及管网参数、流速变化等多因素影响,导致很难精确、方便地设计计算其管网系统。因此,围绕七氟丙烷气体灭火系统管网设计进行了研究,主要研究内容包括:1.以七氟丙烷气体灭火系统管网为研究对象,把七氟丙烷气体灭火系统管网系统综合划分为防护区、存储装置和管网三个模块,建立了模型参数矩阵和结构设计矩阵,通过对七氟丙烷气体灭火系统的研究和分析,建立起了管网系统的设计计算模型和设计结构矩阵,对七氟丙烷气体灭火系统管网设计计算方法进行研究,确立了七氟丙烷气体灭火系统管网系统的设计计算方法的研究目标。2.针对七氟丙烷气体灭火系统管网系统的参数计算、优化及管网压力损失计算方法展开探讨和研究。结合现有管网系统设计方法计算七氟丙烷气体灭火系统管网系统的参数并分析存在的问题;应用模拟退火算法对存储瓶充装率进行优化,计算最优解;对七氟丙烷气体灭火系统灭火剂管网流动进行分析,研究管网沿程压力损失和局部压力损失计算方法,提出了七氟丙烷气体灭火系统管网压力损失计算集成模型。3.提出一种基于灭火剂喷放过程离散化的管网迭代水力计算方法。针对七氟丙烷气体灭火系统不能有效计算喷放压力、喷放时间的问题,根据喷放过程中的能量守恒和质量守恒的特点将喷放的连续过程进行基于时间的离散化,进而提出喷放过程迭代水力计算方法,对管网参数进行有效的计算。4.提出一种基于灭火时间、充装率和防护区参数驱动的七氟丙烷气体灭火系统管网设计计算方法,并开发了适用单防护区和多防护区管网设计的软件系统。在前面提出七氟丙烷气体灭火系统设计理论与方法基础上,构建了一种基于设计参数要求的七氟丙烷气体灭火系统官网设计方法,并进行功能模块划分,开发了相应的设计计算软件系统,进行了工程管网设计应用验证。进行了七氟丙烷气体灭火实验和数据检测。结果证明,所提出的压力损失模型、迭代计算方法准确度较高,所开发的管网设计软件系统在实际应用中方便有效。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ569
【图文】：

七氟丙烷灭火系统,自动控制系统,七氟丙烷气体,烟雾浓度

第一时间扑灭火灾，极大限度减少人员伤亡，保护生命财产安全。七氟丙烷气体灭火系逡逑统为全自动系统，集火灾检测、火险警报、工作启动于一体。七氟丙烷气体灭火系统主逡逑要是由三部分组成，分别是火灾自动报警系统、火灾自动控制系统、管网系统，如图２－１逡逑是七氟丙q<灭火系统的布局不意图。逡逑（１）自动报警系统。逡逑主要由传感器和电子控制系统组成，其中传感器由感温探测器和感烟探测器，主要逡逑用于检测防护区域的温度和烟雾浓度，进而传输信号给电子系统，防护区一旦达到临界逡逑温度或者烟雾浓度，电子系统则会发出警报，提示人员疏散，同步把信号传输给自动控逡逑制系统。逡逑９逡逑

工作流程图,灭火系统,丙烷气体,工作流程

如图２－２所示［７６］，七氟丙烷气体灭火系统的工作流程为：感温探测器感应到温度明逡逑显升高或者感烟探测器感应到烟雾浓度明显增大，发送信号报警系统发出警报，提醒人逡逑员疏散，同时启动延时，关闭门窗，延时结束通过控制信号，启动瓶组控制启动灭火剂逡逑存储瓶组的瓶头阀，灭火系统开始喷放灭火。为了防止控制系统故障，出现失控或误喷，逡逑系统还设置有紧急启动、紧急停止和机械应急启动。逡逑２．邋３七氟丙烷气体灭火系统管网系统建模逡逑管网系统是七氟丙烷气体灭火系统重要功能模块，主要用于保证灭火剂高压液态保逡逑存和系统工作状态下灭火剂的输运及喷放。七氟丙烷气体灭火系统管网设计计算就是根逡逑据系统的初始设计参数和设计变量要求，应用流体力学相关计算原理，求解工程设计参逡逑数的过程。逡逑如图２－３所示为七氟丙烷气体灭火系统管网系统结构示意图，由图可知管网系统由逡逑防护区、存储装置和管网三个模块组成，其中管网的布置由防护区的结构确定，存储装逡逑置的多少由防护区灭火剂用量决定，一个七氟丙烷气体灭火系统由多个防护区组成，其逡逑

气体灭火系统,管网,结构示意图,防护区

将管网系统用矩阵表示为：逡逑Ｍ＝（Ａ邋Ｂ邋Ｃ）Ｔ逦（２－１）逡逑其中，Ｍ为七氟丙烷气体灭火系统管网系统矩阵，表示管网系统的结构组成和参数逡逑变量，ｄ为防护区矩阵，表示系统《个防护区参数变量，５为存储瓶矩阵，Ｃ为管网参逡逑数矩阵。逡逑２．３．１防护区建模逡逑七氟丙烷气体灭火系统有ｎ个防护区，除了各防护区的计算温度和海拔高度相同，逡逑灭火剂浓度、灭火设计时间、体积、泄压口面积和灭火剂的设计用量都不同。逡逑七氟丙烷（又称ＦＭ－２００）的毒性较低，对人体产生不良影响的体积浓度临界值为逡逑９％，并允许在浓度为１０．５％的情况下使用ｌｍｉｎ［７７＿７８］。由于ＦＭ－２００遇热时产生的主要逡逑成分为ＨＦ［７９］，其与空气中的水蒸气结合后会形成氢氟酸，其对一些精密的仪器和设备逡逑１２逡逑

【参考文献】