組合式噴嘴旋芯結(jié)構(gòu)滅火行為研究

■ 趙俊青 沈陽航空航天大學(xué)安全工程學(xué)院

細(xì)水霧旋芯是細(xì)水霧噴嘴的核心、關(guān)鍵構(gòu)件，本文就細(xì)水霧霧場中心不穩(wěn)定，霧動量不足等情況，對其結(jié)構(gòu)參數(shù)作出優(yōu)化與改進(jìn)，繼而提出了一種新型的組合式高壓細(xì)水霧噴嘴結(jié)構(gòu)?？紤]到細(xì)水霧的滅火機(jī)理主要是動力拉伸即油盤處軸向速度將火焰壓平，破壞了燃燒的充分條件。首先我們通過單噴嘴冷態(tài)實(shí)驗(yàn)選出霧滴粒徑較小同時油盤中心處軸向速度較大的單噴嘴，將單噴嘴組成七個噴嘴，如圖1所示。噴孔角度有30°、45°、60°；噴孔的孔徑有0.4 mm、0.6 mm、0.8 mm、1.0 mm、1.2 mm；筆者通過近千組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果選出最優(yōu)噴頭，并將噴頭在10 MP a下做偏移滅火實(shí)驗(yàn)，估計組合式噴嘴的保護(hù)范圍。我們在受限空間內(nèi)（圖3）依次將油盤放在噴頭正下方、任意沿一條線偏移25 c m、50 c m、75 c m、100 c m，并記錄滅火時間。本實(shí)驗(yàn)將有助于對高壓細(xì)水霧旋芯結(jié)構(gòu)繼續(xù)提高和調(diào)整，本文研究結(jié)果可為高壓細(xì)水霧組合噴嘴在特殊場所中的應(yīng)用積累必要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

一、試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?/h2>

在5 m×5 m×3 m的封閉空間中其頂部安有細(xì)水霧噴頭，噴頭距地面高2.8 m，噴頭正下方放一油盤，油盤直徑300 mm，實(shí)驗(yàn)搭建如圖1。其中噴頭采用的是上海金盾消防安全設(shè)備有限公司生產(chǎn)的X WT-B04細(xì)水霧噴頭如圖1。熱態(tài)實(shí)驗(yàn)時每次向油盤中倒入400 ml柴油，并用20 ml汽油引燃，預(yù)燃60 s后開啟水泵并記錄滅火時間。

圖1 細(xì)水霧噴頭

圖2 濟(jì)南微納粒度分析儀

圖3 火場空間

圖4 數(shù)字風(fēng)速風(fēng)量計A S856

二、結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：

（1）流道條數(shù)4條，旋芯溝槽深度選擇1.0 mm霧化效果普遍好；

（2）對于噴孔角度30°的噴嘴，七個噴嘴孔徑全為0.6 mm或1.0 mm的組合式噴嘴霧場中心特別穩(wěn)定?？讖綖?.6 mm的流量小，霧動量小，霧化角大，保護(hù)范圍在0.6 m左右；孔徑為1.0 mm的流量大，霧動量大，霧化角小，保護(hù)范圍在0.8 m左右；

（3）對于噴孔角度45°的噴嘴，七個噴嘴孔徑全為1.0 mm或1.2 mm的組合式噴嘴霧場中心特別穩(wěn)定?？讖綖?.0 mm的流量小，霧動量一般，霧化角大，保護(hù)范圍在0.3 m左右；孔徑為1.2 mm的流量特別大，霧動量大，霧化角小，保護(hù)范圍在0.8 m左右，相比同孔徑噴孔角度30°的噴嘴，耗水量比較大，不經(jīng)濟(jì)；

（4）對于噴孔角度60°的噴嘴，霧化角度大，霧動量小，保護(hù)半徑大，七個噴嘴孔徑全為1.2的組合式噴嘴滅火效果較好，霧場中心不穩(wěn)定，有明顯的偏移現(xiàn)象，孔徑為1.2 mm的流量大，霧化角大，保護(hù)范圍在1.0 m左右；

（5）實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，細(xì)水霧滅火機(jī)理系動力拉伸、冷卻、窒息等多種因素耦合作用；柴火火預(yù)燃60 s達(dá)到600°左右時，開泵滅火的瞬間噴頭處的霧滴速度對滅火效果影響最大。當(dāng)出現(xiàn)火焰秒滅的現(xiàn)象時細(xì)水霧滅火機(jī)理是動力拉伸，短短幾秒必然不是冷卻和窒息作用占主導(dǎo)；當(dāng)火焰在50 s左右甚至更長時間時，細(xì)水霧的滅火機(jī)理是冷卻和窒息作用。

三、結(jié)語

根據(jù)油盤偏移滅柴油火的滅火效果來看得出以下結(jié)論：（1）噴孔角度30°霧場中心最為穩(wěn)定，其中孔徑為1.0 mm的保護(hù)半徑最大可達(dá)0.8 m，霧動量足，缺點(diǎn)是霧化角度??；（2）霧化角：噴孔角度30°＜噴孔角度45°＜噴孔角度60°；（3）噴孔角度45°的噴嘴霧場中心的穩(wěn)定性不如噴孔角度30°，噴孔角度45°七個噴嘴都為1.2的組合噴嘴保護(hù)半徑最大同樣可達(dá)0.8 m，但流量大，不如噴孔角度為30°七個噴嘴孔徑都為1.0 mm的組合噴嘴經(jīng)濟(jì)；（4）噴孔角度為60°的霧化大，霧場中心極偏；（5）最優(yōu)組合噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)為：噴孔角度30，四條流道，七個噴嘴噴孔孔徑都為1.0 mm，旋芯溝槽深度為1.0 mm。

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