水成膜泡沫灭火剂的铺展机理及灭火性能研究

作     者：雒雨桢 

作者单位：中国民用航空飞行学院 

学位级别：硕士

导师姓名：刘全义;蒋新生

授予年度：2021年

学科分类：03[法学] 0306[法学-公安学] 

主      题：水成膜泡沫灭火剂 铺展动力学 封闭性能 灭火 

摘      要：水成膜泡沫灭火剂(AFFF)因具有泡沫及液膜的双重灭火作用,适用于各种烃类燃料火灾(B类火灾)的扑救。长期以来,国内外学者将AFFF灭火性能的研究重点一直集中在泡沫性能上,罕有针对液膜在灭火过程中所扮演角色的研究。鉴于AFFF的铺展性能主要由氟碳-碳氢表面活性剂复配溶液的性质决定,本文着重讨论复配液的铺展动力学及液膜对烃类燃料灭火性能的影响。选取AFFF的核心成分氟碳表面活性剂与1-己烷磺酸钠以摩尔比1:1制备复配液,分别研究其在环己烷、正庚烷、航空煤油、溶剂油、0#柴油表面一维及二维方向铺展的动力学。借助高清相机观测不同时刻液膜的铺展长度,研究铺展系数、黏度等因素对铺展速率的影响,并采用油在水面铺展动力学模型中的“表面张力-粘滞力机制进行拟合,发现理论值与实验值吻合度较高。研究发现,铺展速率与铺展系数成正相关关系,与燃料粘度成负相关关系。此外,铺展速率随铺展时间的延长而下降。一定浓度复配液可在典型碳氢燃料表面铺展并形成不同厚度的液膜,该液膜对油面具有一定的封闭作用。本文通过检测封闭体系上方油蒸汽浓度随时间的变化,研究液膜厚度对油蒸汽的封闭效果。结果表明,燃料相同时液膜厚度越大其封闭性能越好;液膜厚度相同时,燃油挥发性越强则其封闭性能越差。此外,本文创新性搭建了研究液膜影响AFFF灭火性能的实验平台,通过调节复配剂用量控制其成膜能力,研究水膜形成与否及铺展速率对AFFF灭火性能的影响。在内径为338mm的油盘中,分别采用无铺展性能、铺展性能较差、铺展性能良好的三种泡沫液进行灭火实验,其灭火时间分别为33s、29s、27s。实验结果表明,液膜的形成对于灭火效果有一定的正面作用,铺展速率越快,灭火时间越短。