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甲烷-空气预混区外含钾细水雾抑爆特性研究

中国安全科学学报 2024年第1期34卷 150-157页

作者：王晓玲刘震起江苏建筑职业技术学院建筑智能学院江苏徐州221116 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

为了解含钾细水雾在综合管廊燃气泄漏场景下的抑爆能力,采用自制的爆炸试验系统,开展含添加剂细水雾位于甲烷-空气爆炸区域外的抑爆试验,分析纯水及草酸钾、碳酸钾、氯化钾3种含钾化合物细水雾对9.5%甲烷-空气爆炸超压与过火范围的影响... 详细信息

为了解含钾细水雾在综合管廊燃气泄漏场景下的抑爆能力,采用自制的爆炸试验系统,开展含添加剂细水雾位于甲烷-空气爆炸区域外的抑爆试验,分析纯水及草酸钾、碳酸钾、氯化钾3种含钾化合物细水雾对9.5%甲烷-空气爆炸超压与过火范围的影响。研究结果表明:纯水细水雾的临界抑爆雾化质量浓度区间为320~480 g/m^(3);含草酸钾条件下超压下降率随质量分数增加呈现正态累积分布函数(NormalCDF)变化,最佳抑爆质量分数为10%;当雾化质量浓度为480 g/m^(3)、雾滴D32为61.7μm、化合物质量分数为10%时,对应抑爆能力均大于纯水细水雾条件,其中,含草酸钾抑爆能力最强,其次为碳酸钾与氯化钾,峰值超压下降率较纯水细水雾条件分别提高2.32、1.88与1.53倍,过火范围分别缩减46.7%、40%与13.3%。相较于碳酸钾与氯化钾条件,爆炸气体预混区域外含草酸钾细水雾能够吸收更多的爆炸热量、消耗更多的活性自由基。

关键词：甲烷-空气含钾化合物预混区域细水雾抑爆

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森林火灾中使用细水雾进行灭火仿真方法研究

系统仿真学报 2024年第5期36卷 1222-1231页

作者：向兵董晓红李洋呼伦贝尔学院内蒙古呼伦贝尔021008

森林火灾作为一种极具危害性的自然灾害,其发生和蔓延过程通常受到气候、地形、植被、可燃物等多种复杂因素的影响,导致很难准确地对森林火灾的蔓延与灭火过程进行仿真。对森林火灾的蔓延和细水雾灭火过程进行物理建模,蔓延模型采用树... 详细信息

森林火灾作为一种极具危害性的自然灾害,其发生和蔓延过程通常受到气候、地形、植被、可燃物等多种复杂因素的影响,导致很难准确地对森林火灾的蔓延与灭火过程进行仿真。对森林火灾的蔓延和细水雾灭火过程进行物理建模,蔓延模型采用树形模块结构来模拟树木燃烧的热解反应,并考虑了温度、风场、质量损失率等因素对树木燃烧蔓延的影响。在使用细水雾进行灭火仿真实验时,重点关注细水雾穿透火焰区域形成水膜以及水分蒸发导致的灭火作用,从而阻止森林火灾的蔓延,成功实现了交互灭火的仿真平台,可以让用户沉浸式地体验森林火灾的蔓延过程,并通过水枪、消防车和无人机进行细水雾灭火仿真实验。该研究成果对消防仿真领域方面的应用具有重要意义。

关键词：森林火灾细水雾物理模型树热解火灾蔓延

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细水雾工作压力对综合管廊火场温度与烟气运移影响

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西安科技大学学报 2024年第4期44卷 639-648页

作者：张玉涛刘锐李亚清张园勃杨杰西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054

为探究细水雾压力对综合管廊火灾温度场和烟气的影响,通过搭建1∶6缩尺管廊试验台,采用流量系数为3的细水雾喷头,设计了5种不同细水雾工作压力下的管廊火灾试验,对比分析5种工况下的管廊火灾温度场和烟气的变化规律。结果表明:适当增加... 详细信息

为探究细水雾压力对综合管廊火灾温度场和烟气的影响,通过搭建1∶6缩尺管廊试验台,采用流量系数为3的细水雾喷头,设计了5种不同细水雾工作压力下的管廊火灾试验,对比分析5种工况下的管廊火灾温度场和烟气的变化规律。结果表明:适当增加喷雾压力能够提高细水雾的灭火效率,且随着细水雾压力的增加,管廊内烟气温度先大幅下降后缓慢降低,烟气流速减慢,烟气层高度下降;细水雾压力为2 MPa时,烟气温度比无细水雾时提前达到峰值,且峰值大幅降低,当压力达到4 MPa以后,温度峰值下降趋势变缓;温度分布呈逐渐衰减趋势,横向上火源中心处温度最高;在竖向上,距顶棚越近温度越高;不同细水雾压力作用下管廊顶棚横向温度分布和竖向温度分布均与指数模型拟合良好,通过指数模型能够预测出不同细水雾压力作用下的顶棚横向温度和竖向温度;压力为3 MPa时,细水雾对火灾的抑制作用和对烟气的排出效率均较高,设定细水雾压力参数时不应过大,以保证对烟气影响较小的基础上完成对火灾的抑制降温。研究结果为实际管廊细水雾灭火系统的设计优化和提高排烟效率提供参考。

关键词：综合管廊细水雾灭火效率温度分布烟气蔓延

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细水雾抑制锂离子电池热失控及火焰对抗研究

消防科学与技术 2024年第8期43卷 1132-1137页

作者：张倩陈慧敏金渊刘通国网北京市电力公司电力科学研究院北京100075 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室安徽合肥230026

细水雾凭借其冷却效果成为锂离子电池热失控防治的有效技术手段之一。本研究考虑安全阀喷出气体的热量损失,对比了不同热失控阶段应用细水雾抑制的效果,分析了热失控过程中各部分的热量,解释了热失控期间电池火焰和细水雾对抗的动力学原... 详细信息

细水雾凭借其冷却效果成为锂离子电池热失控防治的有效技术手段之一。本研究考虑安全阀喷出气体的热量损失,对比了不同热失控阶段应用细水雾抑制的效果,分析了热失控过程中各部分的热量,解释了热失控期间电池火焰和细水雾对抗的动力学原理,主要结论如下:细水雾冷却抑制热失控存在临界积累热密度,超过该临界值后,细水雾将无法抑制热失控的发展,但能够显著减少热失控后电池冷却所需的时间;在热失控触发后会出现细水雾和热失控火焰的对抗现象,其显著改变了火焰高度,使对抗界面的压力显著增加。本文提出的修正冷却倍率因子可有效判断细水雾与电池火焰对抗状态。

关键词：锂离子电池细水雾热失控积累热密度冷却

不同类型添加剂细水雾抑制锂电池组热失控传播试验研究

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消防科学与技术 2024年第8期43卷 1145-1150页

作者：申千千彭伟张少杰朱思婷安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学公共安全与应急管理学院安徽合肥231131

以18650型三元锂电池组为研究对象,探究了锂电池组热失控传播的特征,进而研究了在不同灾害时刻施加不同类型添加剂细水雾对锂电池组热失控传播的抑制效果及抑制机理。结果表明:热失控在三角形布置的电池模组中的传播可划分为热失控引发... 详细信息

以18650型三元锂电池组为研究对象,探究了锂电池组热失控传播的特征,进而研究了在不同灾害时刻施加不同类型添加剂细水雾对锂电池组热失控传播的抑制效果及抑制机理。结果表明:热失控在三角形布置的电池模组中的传播可划分为热失控引发、热失控层间传播、热失控同层传播3个特征时刻,由于存在上一层的预热作用,同层传播比层间传播更为迅速。在不同灾害时刻分别施加纯水细水雾、含1%CAB-35细水雾和含4%APG0810细水雾,发现细水雾抑制锂电池热失控传播效果与其对单体目标电池的降温效果存在一致性。含4%APG0810细水雾可显著降低目标电池热失控最高温度,在抑制热失控传播上具有最优效果,对热失控同层及层间传播均可起到抑制作用;热失控降温不明显的纯水细水雾和含1%CAB-35细水雾对热失控层间传播可起到抑制作用,而对热失控同层传播无法抑制。通过不同添加剂的溶液性能测试发现,含4%APG0810细水雾抑制能力显著优于其余2种的原因是4%APG0810具有最低的表面张力和接触角,并且其起泡性和泡沫稳定性也最佳,这些效果的共同作用提升了其对热失控传播的抑制效果。

关键词：锂电池模组热失控传播细水雾添加剂抑制效果

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含添加剂细水雾对锂电池热失控延缓效果研究

消防科学与技术 2024年第4期43卷 504-509,577页

作者：张艳彭伟刘小勇卓辉安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001 清华大学合肥公共安全研究院检验检测中心安徽合肥230601

为了研究含非离子表面活性剂的细水雾对锂电池热失控的延缓效果,以18650三元锂离子电池为研究对象,通过向细水雾中添加非离子表面活性剂(FS 3100、Tween 80、APG 0810)优化细水雾对锂电池的冷却灭火性能,对比分析各添加剂的加入对细水... 详细信息

为了研究含非离子表面活性剂的细水雾对锂电池热失控的延缓效果,以18650三元锂离子电池为研究对象,通过向细水雾中添加非离子表面活性剂(FS 3100、Tween 80、APG 0810)优化细水雾对锂电池的冷却灭火性能,对比分析各添加剂的加入对细水雾抑制锂电池热失控最高温度、热失控过程平均升温速率及冷却过程中平均冷却速率与冷却时长的影响,并从表面张力、接触角、发泡性能等角度分析其冷却机制与产生负抑制的原因。结果表明:3种非离子表面活性剂对提高细水雾抑制锂电池热失控能力的大小为:FS 3100细水雾的表面张力与接触角,来提高细水雾对电池的润湿性和蒸发吸热能力;Tween 80主要通过提升发泡能力,其产生的泡沫稳定性低、易脆变,泡沫的破裂带走了大量热量且不易停留在电池表面,从而有效提高了细水雾对电池热失控过程中升温速率的抑制。因此,通过加入非离子表面活性剂提升细水雾对锂电池热失控的延缓效果,不仅需要降低表面张力,也需要适当提升起泡倍数与泡沫的脆变性。

关键词：锂离子电池热失控细水雾添加剂冷却机理

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细水雾抑制巷道火灾蔓延影响因素研究

煤炭科技 2024年第3期45卷 93-98页

作者：杭建郑泽坤郭小凤淮北矿业集团公司石台煤矿安徽淮北235053 西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054

为探索细水雾抑制矿井胶带蔓延火灾的影响因素,利用火灾动力学模拟器(FDS)构建矿井巷道火灾蔓延几何模型,使用控制变量法,通过设置不同火源功率、雾通量、喷头安装距离与风速模拟细水雾抑制巷道火灾,观察不同工况的火场温度与热释放速... 详细信息

为探索细水雾抑制矿井胶带蔓延火灾的影响因素,利用火灾动力学模拟器(FDS)构建矿井巷道火灾蔓延几何模型,使用控制变量法,通过设置不同火源功率、雾通量、喷头安装距离与风速模拟细水雾抑制巷道火灾,观察不同工况的火场温度与热释放速率变化特征,揭示不同因素对火灾发展的影响。结果表明,细水雾对矿井火灾蔓延有良好的抑制作用,通过优化设计各种影响参数,可以更好地发挥细水雾冷却降温的作用;合理增加风速、雾通量和喷雾有效范围,可以有效提高灭火效率,降低温度和热释放效率;火源初始功率的变化也对细水雾灭火有较大影响,在其他条件相同的情况下,初始功率由2 MW增加到4 MW时,温度下降率由72.7%下降到32.7%。

关键词：细水雾火灾蔓延影响参数数值模拟温度特征

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细水雾抑制巷道胶带火灾蔓延模拟

陕西煤炭 2024年第1期43卷 19-24页

作者：徐传田郑泽坤淮北矿业股份有限公司涡北煤矿安徽亳州233600 西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054

为探索细水雾对矿井胶带火灾蔓延的抑制效能,利用FDS软件构建矿井胶带火灾模型。研究风速、细水雾粒径、喷头与火源距离等因素对细水雾抑制胶带火灾效果的影响机制,探究不同工况下巷道温度场分布规律与烟气流动规律。结果表明,细水雾可... 详细信息

为探索细水雾对矿井胶带火灾蔓延的抑制效能,利用FDS软件构建矿井胶带火灾模型。研究风速、细水雾粒径、喷头与火源距离等因素对细水雾抑制胶带火灾效果的影响机制,探究不同工况下巷道温度场分布规律与烟气流动规律。结果表明,细水雾可以有效抑制胶带火灾蔓延,一定范围内,火场温度和烟气浓度均随风速增大而减小,风速由1 m/s增加到2.5 m/s,温度下降率增加18.42%;火场温度和烟气浓度随喷雾粒径、喷头与火源距离减小而减小;雾滴粒径由200μm增加到400μm,冷却与阻烟效率降低35.20%、22.85%;喷头距离火源超过14.5 m,细水雾抑制效果明显减弱。通过增大风速、减小水雾粒径、缩小喷头和火源距离,可以提高细水雾降温阻烟效果,为开发巷道火灾细水雾应急处置技术与装备提供理论依据。

关键词：细水雾胶带火灾火灾蔓延影响机制温度场分布烟气流动

细水雾抑制石化污水系统内油气爆炸的实验与模拟

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安全、健康和环境 2024年第1期24卷 36-44页

作者：张广文化学品安全全国重点实验室山东青岛266104 中石化安全工程研究院有限公司山东青岛266104

为研究石化污水系统内细水雾抑制油气爆炸的冲击规律,搭建10 m×1.5 m×1.5 m真实尺度污水系统模型,并开展细水雾抑制油气燃爆实验,结合数值模拟方法研究了细水雾覆盖区域、细水雾喷雾流量、可燃气初始浓度等因素爆炸冲击的影响。结果表... 详细信息

为研究石化污水系统内细水雾抑制油气爆炸的冲击规律,搭建10 m×1.5 m×1.5 m真实尺度污水系统模型,并开展细水雾抑制油气燃爆实验,结合数值模拟方法研究了细水雾覆盖区域、细水雾喷雾流量、可燃气初始浓度等因素爆炸冲击的影响。结果表明,通道前端覆盖细水雾使得腔体峰值超压明显增强,后端覆盖细水雾腔体内部爆炸超压被显著抑制;随着水雾起始位置距点火点距离D的增加,通道内爆炸超压峰值出现时间明显延后,且爆炸峰值超压逐渐减弱;腔体前端施加细水雾时,随着喷雾流量的增加爆炸超压峰值出现时间明显提前,且爆炸峰值超压逐渐增加,而后端施加细水雾时,规律相反;细水雾施加下,随着可燃气初始燃料配比ER增加,通道内爆炸超压峰值呈现先增后减、超压峰值出现时间先减小后增大。

关键词：细水雾污水系统油气爆炸超压波峰燃料配比