新型细水雾灭火喷嘴的仿真及试验

新型细水雾灭火喷嘴的仿真及试验作者：邓东，周华，杨华勇，DENGDong，ZHOUHua，YANGHuayong作者单位：邓东,DENGDong(浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,杭州,310027;博世汽车柴油系统股份有限公司,无锡,214028)，周华,杨华勇,ZHOUHua,YANGHuayong(浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,杭州,310027)刊名：机械工程学报英文刊名：CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERING年，卷(期)：2006，42(12)被引用次数：1次参考文献(18条)1.MAWHINNEYJR.RICHARDSONJKAreviewofwatermistfiresuppressionresearchanddevelopment1997(01)2.Montrealprotocolonsubstancesthatdepletetheozonelayer19943.JUKKAVAtransientone-zonecomputermodelfortotalfloodingwatermistfiresuppressioninventilatedenclosures2002(03)4.LIUZ.KIMAK.JOSEPHZExaminationoftheextinguishmentperformanceofawatermistsystemusingcontinuousandcyclingdischarges1999(04)5.LIUZ.KIMAK.CARPENTERDExtinguishmentofcookingoilfiresbywatermistfiresuppressionsystems2004(04)6.PRASADK.PATNAIKG.KAILASANATHKAnumericalstudyofwater-mistsuppressionoflargescalecompartmentfires2002(06)7.刘江虹.廖光煊.厉培德受限空间中细水雾灭火的准稳态模型[期刊论文]-燃烧科学与技术2003(04)8.范明豪.周华.杨华勇高压细水雾灭火喷嘴的雾化特性研究[期刊论文]-机械工程学报2002(09)9.周华.范明豪.杨华勇旋芯喷嘴高效雾化特性测量研究[期刊论文]-机械工程学报2004(08)10.BACKGG.BEYLERCL.DINENNOPJWatermistprotectionrequirementsforverylargemachineryspaces200011.NFPA750Standardonwatermistfireprotectionsystems200312.吴雪佳论细水雾灭火系统设计1995(03)13.DB33/1010-2002.细水雾灭火系统设计、施工及验收规范200214.BJ1234-2000.高压细水雾系统设计规范(草案)200015.LYSHEVSKIIASProcessesoffuelatomizationindieselnozzles196316.WUPK.TSENGLK.FAETHGMPrimarybreakupingas/liquidmixinglayersforturbulentliquids199517.范明豪纯水液压细水雾灭火系统研究[学位论文]200318.HIROYASUH.ARAIMFuelspraypenetrationandsprayangleindieselengines1980相似文献(10条)1.期刊论文杨立军.蔡国飚.胡泽保.刘洪山.王明华.刘昕两相流旋流型细水雾喷嘴的雾化特性研究-消防科学与技术2002,21(5)为了研究细水雾灭火系统的关键部件--细水雾喷嘴的雾化结构形式,以空气和水为介质,利用马尔文激光粒度分析仪对两相流旋流型细水雾喷嘴的雾化特性进行了详细的研究.分析了该型喷嘴的工作特点,研究了不同供水压力、供气压力及气液比对喷嘴雾化特性的影响,为细水雾灭火系统及其喷嘴的设计方法和检验标准提供了依据.试验结果表明:该结构喷嘴的雾化性能完全满足细水雾灭火系统的性能要求.2.学位论文廖义德高压细水雾灭火系统关键技术及其灭火性能研究2008科学探测与试验发现，卤代烷气体灭火剂对大气臭氧层有很强的破坏作用，臭氧层的破坏将严重威胁人类的生存环境和身体健康。随着人们环保意识日益增强，卤代烷被整体淘汰是不可避免的趋势。细水雾的比表面积极大，能够快速吸热汽化，降低燃烧区的温度和氧气浓度，通过冷却与窒息作用实施灭火。与其它灭火方式比较，高压细水雾灭火技术具有灭火效率高和安全环保等优良特性，是国际上公认的卤代烷消防系统的主流替代技术。因此，开展高压细水雾灭火技术的基础理论及其灭火性能试验研究，对推动高压细水雾灭火技术在我国的发展与应用具有十分重要的意义。本文主要研究内容如下：在综述国内外细水雾灭火技术研究状况和最新发展动态的基础上，分析了细水雾的灭火机理、灭火优势及其有效灭火范围，确定了高压细水雾灭火系统存在的关键技术问题及基本对策。通过分析液体雾化机理和各种雾化方式的特性，根据水雾灭火技术的实际需要，确定了离心式压力喷嘴作为高压细水雾灭火系统的雾化装置。在对喷嘴内部流场和水雾化特性进行理论研究的基础上，归纳出离心式压力喷嘴雾化特性与喷嘴结构参数、压力及流量之间的关系，并应用Fluent软件对喷嘴内部流场进行了数值计算与分析。将多个结构独立的基本喷嘴按照某种方式安装在母体上构成组合喷嘴。组合喷嘴的性能取决于基本喷嘴的性能及其分布规律。根据单喷嘴的喷雾特性及灭火过程对细水雾分布的要求，提出了组合喷嘴的设计方法。组合喷嘴平均雾滴直径大于单喷嘴平均雾滴直径，这说明相邻雾锥间的干涉是存在的。雾锥间的干涉导致一些小雾滴消失，组合喷嘴的雾滴均匀度优于单喷嘴自行研制了高压细水雾灭火喷嘴性能试验装置，为喷嘴性能测试和灭火试验提供了可靠的实验条件。利用智能涡轮流量计、激光粒度测试仪研究了结构参数、工作压力对喷嘴流量特性系数和雾化特性的影响。试验结果表明，增加喷嘴出口与入口的面积比，喷嘴的流量特性系数与喷雾角增大，喷雾形状由实心雾锥转变成空心雾锥。提高工作压力，喷嘴的流量增大，雾滴平均直径有所减小，但流量系数、喷雾角和雾滴均匀度指数变化不大。根据边界层理论建立了雾滴的运动模型，推导出在层流、过渡流及紊流状态下雾滴运动速度和飞行距离计算公式；通过分析火灾环境中雾滴的传热传质规律，确定了雾滴直径与吸热汽化时间的关系。设计过程中，可根据雾滴的初始速度确定雷诺数及流动状态，选择相应公式计算雾滴运动参数与蒸发时间，进而确定相邻喷嘴间允许的最大布置距离和喷嘴的最大悬挂高度。对所研制的喷嘴进行了深入的灭火性能试验，从试验过程可以看到，该喷嘴产生的细水雾对控制固体类与液体类火灾、抑制燃烧速度是非常有效的。火灾规模大小、燃烧区与水雾喷嘴的相对位置变化对灭火效果的影响，都可以归结为喷雾强度作用的结果。保持燃烧区域有足够的喷雾强度，是实现快速可靠灭火的必要条件。增加喷嘴工作压力，喷嘴的喷雾强度、雾滴的初始速度和动量增大，雾滴能克服上升热气流的阻力到达火焰的根部，直接冷却燃烧核心区，灭火效率显著提高。因此，高压细水雾灭火技术是水雾灭火的发展方向。试验结果表明，研制出的高压细水雾喷嘴耗水量低，灭火效率高，已获得中国发明专利。采用该喷嘴构成的高压细水雾灭火系统已通过中国船级社（CCS）的认证，并在我国多条船舶上推广应用。最后，对高压细水雾灭火系统研究中存在的不足和后续工作做了简要的介绍。3.期刊论文孙翀几种不同类型细水雾喷嘴雾化特性研究-安防科技2006,(5)本文通过理论分析及实验方法,对几种常见的细水雾灭火系统的喷嘴雾化特性进行研究对比.读者通过对比可以根据不同的场合选择不同的细水雾灭火系统.4.学位论文张勇船舶细水雾灭火系统中机械式喷嘴的研究2007纯水液压传动技术具有环境友好、不燃烧、干净、安全、易得价廉和处理方便等优点，是当今国际液压行业的前沿研究课题，也是近年来本学科发展的热点，具有广阔的应用和发展前景。细水雾灭火技术具有无环境污染、灭火迅速高效、耗水量低、水渍损失极小、灭火效果良好等特点，是国际消防界在“蒙特利尔协议”签订后，规定在二十一世纪初叶要求取缔的对大气臭氧层有严重破坏作用的哈龙灭火系统的有效替代灭火系统。本文结合纯水液压技术和细水雾灭火技术，提出新型的细水雾灭火系统，系统布置简便易于操作，可持续工作。船舶火灾在世界上被公认为最难扑救的火灾之一，它是船舶海难中较常见且危险性较大的一种事故。船舶火灾不仅威胁船舶本身、船上人员、货物等的安全，严重的还会导致人身伤亡和巨大的财产损失，甚至造成无法估量的环境破坏。喷嘴是各种类型细水雾灭火系统中必不可少的关键部件，因此，本课题关于喷嘴的雾化机理、雾化特性及其灭火性能的研究，对推动细水雾灭火技术在我国的发展和应用具有十分重要的意义。本文分析了细水雾灭火的机理和优越性。探讨了液体雾化的机理，通过对各种雾化装置的分析比较，选定了离心式即机械式喷嘴作为细水雾灭火系统的喷嘴形式。对机械式喷嘴的内部流场进行了理论分析，得出了对喷嘴的设计有一定的指导作用的结论。对多种喷嘴进行了大量的雾化特性实验，结果表明：随着压力的增大，雾滴粒径减小，粒度分布更均匀；流量随着压力的增大而增大，但喷嘴的流量系数是基本不变的；在测试距离增大时雾滴的粒径有所增大，雾滴均匀度指数下降；喷射角较大时形成的雾滴粒径较小；雾滴粒径与喷孔直径的平方成正比。这些结论为喷嘴的设计及应用提供了依据。根据船舶消防的要求，设计出了可移动式细水雾灭火系统。并进行了雾化性能试验，结果表明：船舶细水雾灭火系统性能良好，耗水量少，对人员、设备基本不会产生危害。5.期刊论文陈晶田.朱玉泉.李壮云.CHENJing-tian.ZHUYu-quan.LIZhuang-yun单相高压细水雾喷嘴雾化特性的试验研究-液压与气动2006,(8)雾化喷嘴的雾化特性对单相高压细水雾灭火系统的灭火效果有直接影响.通过试验研究了供水压力、喷嘴关键结构参数对喷嘴流量、流量特性系数、粒径分布规律的影响规律.发现喷嘴的结构参数变化对喷嘴雾化特性有显著影响.6.学位论文王静立高压细水雾喷嘴及其灭火性能的研究2005现代社会的发展和科学技术的进步，对抑制火灾的方法提出了更高的要求。哈龙灭火系统严重破坏大气臭氧层，将被全面禁止使用，寻找有效的替代技术已成为世界各国研究的焦点。高压细水雾灭火技术无污染、灭火效率高，已成为国际上公认的哈龙灭火系统的主流替代技术之一。喷嘴是各种类型高压细水雾灭火系统中必不可少的关键部件，因此，本课题关于喷嘴的雾化机理、雾化特性及其灭火性能的研究，对推动高压细水雾灭火技术在我国的发展和应用具有十分重要的意义。本文分析了高压细水雾灭火的机理和优越性。探讨了液体雾化的机理，通过对各种雾化装置的分析比较，选定了离心式喷嘴作为高压细水雾灭火系统的喷嘴形式。对离心式喷嘴的内部流场进行了理论分析，得出了对喷嘴的设计有一定的指导作用的结论。利用激光粒度仪对多种喷嘴进行了大量的雾化特性实验，结果表明：随着压力的增大，雾滴粒径减小，粒度分布更均匀；流量随着压力的增大而增大，但喷嘴的流量系数是基本不变的；在测试距离增大时雾滴的粒径有所增大，雾滴均匀度指数下降；喷射角较大时形成的雾滴粒径较小；雾滴粒径与喷孔直径的平方成正比。这些结论为喷嘴的设计及应用提供了依据。根据不同的应用要求，提出了不同类型的灭火系统方案，设计出了手提式高压细水雾灭火器初样机。用固定式灭火系统和手提式灭火器初样机进行了灭火性能试验，结果表明：高压细水雾灭火系统灭火性能良好，耗水量少，灭火迅速，对人员、设备基本不会产生危害。7.期刊论文张勇.陈海泉.孙玉清.李振中.王国友.邱和平基于液压和VB技术的船舶细水雾灭火喷嘴的设计计算-液压气动与密封2006,(4)喷嘴是船舶细水雾灭火系统的关键元件.本文介绍了细水雾灭火技术在船舶上的发展,以及简单机械式喷嘴的工作原理及其设计和计算.由于采用面向对象的可视化编