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压缩空气泡沫特征属性及管网流动特性研究

压缩空气泡沫特征属性及管网流动特性研究

作者：徐林志中国科学技术大学

学位级别：硕士

随着社会经济的快速发展,高层/超高层建筑数量和化工园区面积不断增加,相应的功能结构布局呈现出复杂化特点,增大了消防负担和救援难度,一旦发生火灾将会造成严重的社会影响。针对上述火灾场景,选用合适的灭火装置尤为重要,压缩空气泡... 详细信息

随着社会经济的快速发展,高层/超高层建筑数量和化工园区面积不断增加,相应的功能结构布局呈现出复杂化特点,增大了消防负担和救援难度,一旦发生火灾将会造成严重的社会影响。针对上述火灾场景,选用合适的灭火装置尤为重要,压缩空气泡沫凭借其优越的灭火性能可为上述场景火灾提供帮助。然而,压缩空气泡沫在进行推广应用过程中,仍存在泡沫产生装置参数对泡沫特征属性影响机理不明、管网输运规律不清晰等问题。本文从实际应用角度出发,针对压缩空气泡沫特征属性和管网输运变化规律,从以下几个方面开展了相关研究:1.通过泡沫微观观测和析液测量实验,研究了泡沫液种类、混合比、气液比对压缩空气泡沫粒径和泡沫析液过程的影响,建立了基于气液比影响的泡沫析液质量预测函数关系式。研究结果表明:初始时刻AFFF和A类泡沫粒径分布相差无几,随着时间的增加,AFFF泡沫粒径均匀化减弱,大粒径气泡增多,泡沫粒径增幅是A类泡沫的2.6倍。30 min后在气液比为6的条件下 A类泡沫数量和平均粒径约为AFFF泡沫的4.9倍和1/2倍。混合比和气液比对泡沫粒径的影响较小。相同条件下,泡沫最大析液质量和析液速率随着气液比的增大而减小,当气液比大于12时,最大析液速率减小幅度变缓。综合分析不同气液比对压缩空气泡沫析液过程的影响,建立了基于气液比影响的AFFF和A类泡沫析液质量预测函数关系式,预测值与实验值误差在15%以内。2.利用模拟软件对压缩空气泡沫水平输运过程进行数值仿真,研究了泡沫液种类、混合比、管径对泡沫水平输运过程中压力衰减的影响,基于气液两相流理论提出了泡沫水平管网压力衰减预测模型,并进行实验验证。研究发现:管路压降与泡沫液粘度呈正相关性,在混合液流量270 L/min,气体流量1750 L/min的条件下,同一管径高粘度抗溶性水成膜泡沫(AFFF/AR)是低粘度A类和水成膜泡沫(AFFF)压降的1.3倍;对于同一类型的泡沫,混合比对管路压降的影响较小,100m管道不同混合比之间最大压降差值为7.21 kPa。管径对压降影响较大,相同泡沫条件下50 mm管径压降是80mm管径的9.4倍,80mm管径压降是100 mm管径的2.8倍,当管径大于80 mm时不同泡沫对压降的影响逐步减小。结合理论分析建立了压缩空气泡沫水平输运过程中的压力衰减预测模型,并开展压缩空气泡沫水平输运实验,实验值与模型预测值误差在15%以内。3.利用模拟软件对垂直输运过程进行数值仿真,研究了气液比、混合比、管径对泡沫垂直输运过程中压力衰减的影响,对比选出截面含气率计算模型进而提出了泡沫垂直管网压力衰减预测模型。结果表明:在泡沫总流量 3200 L/min不变的情况下,管路压降与气液比呈反比例关系,在80、100、125、150 mm管径中气液比为7和31两者之间的压降差值约为气液比为31压降值的0.7倍。管路压降随管径的增大而减小,管径对单位高度压降的影响随着气液比的增大而逐渐削弱。混合比对垂直管路压降影响较小。通过对比分析了不同截面含气率的理论计算模型,发现变密度模型计算值与模拟值较为贴近,最终提出了适用于垂直管网的压缩空气泡沫压力衰减预测模型,并将前人实验结果与模型预测值进行对比,二者误差在10%以内。

关键词：压缩空气泡沫泡沫微观形貌析液特性压降预测模型管网输运

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公路隧道压缩空气泡沫系统灭油池火实验研究

中国安全生产科学技术 2017年第7期13卷 30-36页

作者：陈涛胡成包志明陈旸张宪忠傅学成王荣基靖立帅夏建军公安部天津消防研究所天津300381

为研究压缩空气泡沫与4.65 m2汽油池火作用过程中隧道内温度、热辐射强度、高温烟气等的变化规律,采用30 m×6 m×6 m公路隧道实验模型,考察公路隧道压缩空气泡沫系统对油池火的灭火性能。结果表明:在供给强度为5.1 L/(min·m2)、气液... 详细信息

为研究压缩空气泡沫与4.65 m2汽油池火作用过程中隧道内温度、热辐射强度、高温烟气等的变化规律,采用30 m×6 m×6 m公路隧道实验模型,考察公路隧道压缩空气泡沫系统对油池火的灭火性能。结果表明:在供给强度为5.1 L/(min·m2)、气液比14∶1条件下,公路隧道压缩空气泡沫系统对于汽油池火具有优异的控灭火能力,控火时间为21 s,灭火时间为27 s,且泡沫性能稳定,抗复燃能力强;压缩空气泡沫对于隧道内高温烟气层扰动很小,不会导致高温烟气下降到隧道下部,故不影响人员逃生疏散;在压缩空气泡沫作用下,隧道顶部及侧壁100℃以上高温持续时间均不超过150 s,并且可在30 s内将油池火周围的热辐射强度降至安全范围。

关键词：公路隧道压缩空气泡沫喷淋灭火系统油池火

不同弯管角度和入口速度下管道内压缩空气泡沫流动研究

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消防科学与技术 2023年第11期42卷 1555-1561页

作者：谭甜甜张佳庆吴革新李博国网安徽省电力有限公司电力科学研究院电力火灾与安全防护安徽省重点实验室(国家电网公司输变电设施火灾防护实验室) 安徽合肥230601 中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074

理解和预测管道内压缩空气泡沫流体的流动规律,有利于消防工作者根据火灾类型和规模铺设合适的管路以及选用合理的泡沫流体。本文采用CFD仿真模拟分析了不同弯管角度和泡沫流体入口速度对管道内压缩空气泡沫流动行为的影响。研究发现,... 详细信息

理解和预测管道内压缩空气泡沫流体的流动规律,有利于消防工作者根据火灾类型和规模铺设合适的管路以及选用合理的泡沫流体。本文采用CFD仿真模拟分析了不同弯管角度和泡沫流体入口速度对管道内压缩空气泡沫流动行为的影响。研究发现,随着弯管角度的增加,出口段的内壁流速呈现3种变化现象:涡旋和回流现象、回流现象、近似直管流动现象。随着弯管角度增大,弯头转折点的泡沫流体平均速度逐渐增大。由于离心作用,更多的泡沫流体被挤压加速,导致泡沫流体在弯头处的平均速度均大于入口流速,并且在弯管角度θ≥120°时,由于低速区的消失,2种泡沫入口流速下均出现平均速度增长率相对更大的现象。发现泡沫流经弯管时,动力黏度呈现非单调演化趋势。当泡沫流经弯头时,由于弯头的阻碍作用,使流速降低,出现低黏度区间,导致局部黏度下降至2 kg/(m·s)以内(约为稳定段黏度的1/3)。

关键词：压缩空气泡沫消防灭火 Fluent数值模拟弯管角度入口速度黏度

交联水基压缩空气泡沫对N_2O_4助燃柴油的洗消与灭火性能研究

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应用化工 2016年第12期45卷 2379-2382,2386页

作者：张景鑫张有智杨柳火箭军工程大学六系陕西西安710025

为有效抑制液体推进剂N_2O_4的挥发扩散,高效扑灭N_2O_4助燃火灾,在研制一种特种抗溶泡沫剂的基础上,以硅酸钠为交联剂,通过压缩空气泡沫技术制备出交联水基压缩空气泡沫,并实验探究了该泡沫对N_2O_4助燃柴油洗消与灭火性能。结果表明,... 详细信息

为有效抑制液体推进剂N_2O_4的挥发扩散,高效扑灭N_2O_4助燃火灾,在研制一种特种抗溶泡沫剂的基础上,以硅酸钠为交联剂,通过压缩空气泡沫技术制备出交联水基压缩空气泡沫,并实验探究了该泡沫对N_2O_4助燃柴油洗消与灭火性能。结果表明,当交联水基压缩空气泡沫与N_2O_4体积比≥63∶1,环境温度在15.0℃以下时,可以高效遏制N_2O_4的逸出,表现出优良的覆盖洗消性能;该泡沫对N_2O_4助燃B类火灾表现出良好的灭火性能,对N_2O_4助燃柴油池火的灭火能力与某商品抗溶泡沫相当,并能有效抑制火灾复燃。

关键词：液体推进剂压缩空气泡沫硅酸钠洗消灭火

超高层建筑压缩空气泡沫枪灭20A木垛火有效性研究

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消防科学与技术 2023年第10期42卷 1393-1398页

作者：陈涛王雨薇张鹏秦国杨应急管理部天津消防研究所天津300381 工业与公共建筑火灾防控技术应急管理部重点实验室天津300381 天津市消防安全技术重点实验室天津300381

压缩空气泡沫灭火技术是目前解决超高层建筑火灾扑救难题的重要发展方向,但经垂直长距离输送后的压缩空气泡沫灭火性能仍待深入研究。本文拟采用超高层建筑实际配置的泡沫枪,通过调节输入参数,模拟产生与实际超高层工况一致的等效泡沫,... 详细信息

压缩空气泡沫灭火技术是目前解决超高层建筑火灾扑救难题的重要发展方向,但经垂直长距离输送后的压缩空气泡沫灭火性能仍待深入研究。本文拟采用超高层建筑实际配置的泡沫枪,通过调节输入参数,模拟产生与实际超高层工况一致的等效泡沫,并通过标准20A木垛火灭火试验,验证经垂直长距离输送的压缩空气泡沫扑灭A类火的能力。试验结果表明:混合液流量为92 L/min、气液比为9.8:1.0时,供泡141 s可完全扑灭明火,10 min内无复燃;混合液流量为126 L/min、气液比为6.0:1.0时,供泡54 s可完全扑灭明火,10 min内无复燃。

关键词：超高层建筑压缩空气泡沫泡沫枪等效泡沫 20A木垛火

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压缩空气泡沫灭火装置在消防车上的应用

机械制造与自动化 2012年第6期41卷 67-69页

作者：谈卫东许正潮南京消防器材股份有限公司江苏南京210012

介绍了发明专利(ZL200610038368.2)压缩空气泡沫灭火装置,在消防车上应用的性能特点和工作原理;通过在消防车上安装该装置,可以有效的提高消防部队灭城市A类火的战斗力;该装置替代进口产品,在满足灭火性能的前提下,可以大大的降低消防... 详细信息

介绍了发明专利(ZL200610038368.2)压缩空气泡沫灭火装置,在消防车上应用的性能特点和工作原理;通过在消防车上安装该装置,可以有效的提高消防部队灭城市A类火的战斗力;该装置替代进口产品,在满足灭火性能的前提下,可以大大的降低消防部队采购A类泡沫消防车的成本。

关键词： A类火压缩空气泡沫灭火装置消防车

压缩空气泡沫系统在大型储罐消防上的应用研究综述

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武汉理工大学学报（信息与管理工程版） 2018年第3期40卷 265-270页

作者：卢娜张行金剑董绍华张仕民中国石油大学(北京)机械与储运工程学院北京102249 中国石油大学(北京)管道技术与安全研究中心北京102249 中石油管道有限责任公司西部分公司新疆乌鲁木齐830013

我国储罐发展迅速并趋于大型化,罐区的安全也成为人们关注的重点。压缩空气泡沫系统作为一种低耗、高效、环保的新型泡沫灭火系统,已广泛应用于多种场合。将压缩空气泡沫系统应用于大型储罐的消防中,有助于提高灭火效率,增强罐区的安全... 详细信息

我国储罐发展迅速并趋于大型化,罐区的安全也成为人们关注的重点。压缩空气泡沫系统作为一种低耗、高效、环保的新型泡沫灭火系统,已广泛应用于多种场合。将压缩空气泡沫系统应用于大型储罐的消防中,有助于提高灭火效率,增强罐区的安全性与可靠性。为此,介绍了压缩空气泡沫系统的工作原理及其泡沫灭火特性,结合我国储罐主要类型以及各类储罐常见的失火形式,重点阐述了目前压缩空气泡沫系统在扑救储罐全面积火灾和外浮顶储罐密封圈火灾的应用及研究现状。最后指出大型储罐消防系统的发展方向,对提升我国储罐的安全性有指导意义。

关键词：大型储罐消防系统压缩空气泡沫智能

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压缩空气泡沫消防炮灭火系统应用研究

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2023年第6期 1-6页

作者：周平林聪钟燕南京消防器材股份有限公司江苏南京211112

近年来,我国电力变压器、公路隧道等场所频繁发生爆炸式恶性火灾,尤其大型油浸式电力变压器,一旦火灾发生,极容易同时形成喷溅火和立体流淌火灾。文章介绍了压缩空气泡沫消防炮灭火系统的组成结构及工作原理。并针对其在油浸式变压器、... 详细信息

近年来,我国电力变压器、公路隧道等场所频繁发生爆炸式恶性火灾,尤其大型油浸式电力变压器,一旦火灾发生,极容易同时形成喷溅火和立体流淌火灾。文章介绍了压缩空气泡沫消防炮灭火系统的组成结构及工作原理。并针对其在油浸式变压器、公路隧道、可燃液体储罐保护区等场所的应用,通过建立实体火灾模型进行针对性的实体火灾试验,对其工程应用基本参数进行研究,为今后系统的工程设计提供参数。

关键词：压缩空气泡沫消防炮气液比喷射强度

维普期刊数据库评论

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大流量压缩空气泡沫炮可行性试验研究

消防科学与技术 2019年第6期38卷 820-821,831页

作者：胡成陈涛包志明傅学成靖立帅张宪忠王荣基应急管理部天津消防研究所

通过改变炮口内径尺寸和气液比参数,开展了流量为2 000 L/min的压缩空气泡沫炮喷射试验,验证了研发大流量压缩空气泡沫炮的可行性。分析了影响压缩空气泡沫炮流量、射程和泡沫性能的影响因素。结果表明:提高泡沫溶液流量和气液比可以增... 详细信息

通过改变炮口内径尺寸和气液比参数,开展了流量为2 000 L/min的压缩空气泡沫炮喷射试验,验证了研发大流量压缩空气泡沫炮的可行性。分析了影响压缩空气泡沫炮流量、射程和泡沫性能的影响因素。结果表明:提高泡沫溶液流量和气液比可以增加泡沫射程;泡沫溶液流量与炮口内径尺寸存在最佳配比关系;在一定范围内,提高气液比可以提升泡沫性能,提出了压缩空气泡沫炮适宜的气液比为5∶1~10∶1。研究为大流量压缩空气泡沫炮的研发提供了理论支撑。

关键词：大流量压缩空气泡沫泡沫炮射程炮口内径