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气体灭火剂抑制氢喷射火实验研究

气体灭火剂抑制氢喷射火实验研究

作者：吴越合肥工业大学

学位级别：硕士

随着碳达峰、碳中和等目标的提出,氢能作为一种零污染,高效率的新能源,逐渐受到各个国家的重视。然而,氢气爆炸极限范围广、点火能极低,极易引发安全事故。在氢气意外泄漏事故中,若发生激波自点火或遇到明火点燃可能会形成喷射火。氢喷... 详细信息

随着碳达峰、碳中和等目标的提出,氢能作为一种零污染,高效率的新能源,逐渐受到各个国家的重视。然而,氢气爆炸极限范围广、点火能极低,极易引发安全事故。在氢气意外泄漏事故中,若发生激波自点火或遇到明火点燃可能会形成喷射火。氢喷射火长度较长且具有极高的温度,对人员安全造成极大威胁。目前关于抑制氢喷射火主要采用隔离墙和细水雾,但这两种方法均无法使其熄灭。因此,需要寻找到一种快速有效熄灭氢喷射火的方法。本文基于实验手段,研究了氮气与二氧化碳对氢气喷射火的抑制效果,通过分析火焰图像、火焰中心线温度、热辐射与总热流等数据,揭示了气体灭火剂对氢喷射火焰行为、火灾参数的影响机制,具体研究工作包括:揭示了气体灭火剂作用下氢喷射火焰行为变化规律。采用氮气与二氧化碳灭火剂对不同喷嘴直径、滞止压力条件下的氢喷射火作用,通过改变灭火剂喷射高度、灭火剂喷射距离,对比分析了氢自由喷射火阶段与受到灭火剂抑制作用阶段的火焰行为变化。氢喷射火长度与喷嘴直径和氢气滞止压力成正比,火焰长度越大,灭火剂抑制效果越差。灭火剂喷射高度与火焰抑制效果成反比。灭火剂作用于火焰根部时,火焰能够出现熄灭的典型现象;灭火剂作用于火焰中部时,火焰仅发生偏转无法熄灭,火焰长度衰减率降低,氮气与二氧化碳对火焰长度的抑制效果相似。灭火剂喷射距离与灭火剂对火焰的抑制效果成反比。揭示了气体灭火剂作用下氢喷射火灾参数变化规律。研究了自由火焰阶段与灭火剂释放后火焰中心线温度、热辐射与总热流变化。火焰中心线温度在灭火剂作用下迅速降低,下游区域受到高温气体扰动出现短暂的小幅提升后逐渐降低。火焰辐射分数与火焰长度成正比。灭火剂释放后,火焰下游辐射计接收到的热辐射迅速降低,其衰减程度随灭火剂喷射高度和喷射距离的增大而减小。火焰被灭火剂熄灭时热辐射迅速降低至0。然而,火焰下游总热流计接收到的总热流密度与火焰流动方向紧密相关,灭火剂释放后,大量高温气体流向下游方向,沿火焰流动方向的热流计接收到的数值明显增大,而远离流动方向的热流密度则持续下降。二氧化碳对火焰下游热流密度的提升效果大于氮气。获取了气体灭火剂熄灭氢喷射火的机理与火焰熄灭的临界条件。通过对不同喷嘴直径、滞止压力条件下的氢气喷射火进行抑制研究,发现火焰大角度偏转是火焰熄灭的先决条件。灭火剂射流冲击改变了火焰的流动方向,并最终被灭火剂包裹,使氢气无法与空气充分混合以维持燃烧,最终发生熄灭。氢气射流出口速度U、氢气射流流量q并非决定氢气喷射火能否熄灭的唯一因素。本文提出以氢气射流出口速度U与氢气射流口径d形成的组合参数Ud作为氢气喷射火熄灭的关键参数。对于氮气灭火剂,当氢气射流的Ud小于2.14×10 m/s,火焰能够被熄灭;而对于二氧化碳灭火剂,当氢气射流的Ud小于2.34×10m/s时,火焰能够被熄灭。

关键词：氢气喷射火气体灭火剂氢能安全利用氮气二氧化碳

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新型气体灭火剂探讨

船舶工程 1997年第1期19卷 56-59页

作者：薛晋皋余栋高上海船舶电子设备研究所武汉第二船舶设计研究所

本文论述了近年来国际上研制新型灭火剂的情况及其性能，通过综合比较，提出优选FM-200（七氟丙烷）作为较好的、能满足各方要求的新型灭火剂，并介绍了FM-200气体灭火剂的灭火效能试验及气体浓度测量情况。

关键词：气体灭火剂船舶消防系统灭火效能气体浓度

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浅谈计算机房及电子设备房气体灭火剂的选用

给水排水 1999年第12期25卷 48-51页

作者：石峥嵘解放四村410002362号湖南长沙

电子设备房在选择灭火剂时,应考虑清洁、环保、灭火迅速、技术成熟以及对人体安全、投资适度等因素,介绍了目前国内外广泛应用的几种灭火剂的性能特点,并附应用实例。

关键词：电子设备房气体灭火剂选用灭火剂消防

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化学气体灭火剂作用下甲烷射流火焰行为

科学技术与工程 2023年第23期23卷 10168-10175页

作者：刘士奇张肖中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学民航热灾害防控与应急重点实验室天津300300

在传统的消防救援中,针对天然气管道泄漏火灾往往采取细水雾等外部灭火的方式,但由于天然气管道泄漏所引发射流火的火焰高度高、热辐射量大,通过具有优异扩散和灭火性能的化学灭火气体以内部抑制燃烧的方式具有较大的研究价值。以甲烷... 详细信息

在传统的消防救援中,针对天然气管道泄漏火灾往往采取细水雾等外部灭火的方式,但由于天然气管道泄漏所引发射流火的火焰高度高、热辐射量大,通过具有优异扩散和灭火性能的化学灭火气体以内部抑制燃烧的方式具有较大的研究价值。以甲烷射流火焰模拟天然气管道泄露火灾,研究了五氟乙烷对不同管径、不同流速甲烷射流火焰的抑制作用,并以哈龙1301作为对照组实验,解析了五氟乙烷加入后甲烷射流火的火焰形态、火焰高度、火焰温度的变化特征,以探究五氟乙烷对天然气管道泄漏引起的射流火焰的抑制效应。研究表明:在一定范围内,燃气流量越大,发生甲烷射流火吹熄所需要的灭火剂浓度就越少;在五氟乙烷作用下,甲烷射流火焰熄灭前高度大于未通入灭火剂的火焰高度。在相同口径下,燃料的流量越大,所需的气体灭火剂浓度越少。该研究结果揭示了甲烷射流火焰在五氟乙烷作用下的变化趋势,为选择作用于射流火焰的高效清洁化学灭火气体提供了研究基础。

关键词：天然气射流火五氟乙烷气体灭火剂

含支路管网内典型气体灭火剂流动释放特性模拟研究

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含支路管网内典型气体灭火剂流动释放特性模拟研究

作者：邢恩豪南京理工大学

学位级别：硕士

火灾是影响飞机安全的重要因素之一,在其易着火区域通常需设置自动灭火系统以提升安全性。然而其对灭火系统的可靠性以及空间重量等均有严苛的限制,这就对灭火管网的布局设计要求极为精细,其中灭火剂在含分支管网内的流动特性及分配规... 详细信息

火灾是影响飞机安全的重要因素之一,在其易着火区域通常需设置自动灭火系统以提升安全性。然而其对灭火系统的可靠性以及空间重量等均有严苛的限制,这就对灭火管网的布局设计要求极为精细,其中灭火剂在含分支管网内的流动特性及分配规律是制约灭火系统设计的难点之一。目前国内对此的研究大多通过实验辅以传统的工程经验模型进行,难以适应类似飞机应用的具有非定常多相流过程的灭火系统的设计需求。为此,本文采用实验与数值计算相结合的方法,对氮气驱动下的三氟一溴甲烷灭火剂的释放特性以及在含分支管网内的流量分配规律进行了模拟研究。首先通过搭建实验平台,对氮气驱动下三氟一溴甲烷灭火剂的管内流动与释放特性进行了细致研究,对灭火剂自瓶内喷出到从末端喷口喷出的过程特征进行了分析,并分别研究了单喷头和双喷头管网中,喷嘴出口面积及填充比对喷嘴处压力的影响规律。其次运用AMESim软件建立了三氟一溴甲烷灭火剂管网流动特性一维仿真模型,分别应用Muller-Steinhagen模型和Shah模型计算管路的摩擦压降及灭火剂与管壁的热交换系数作为模型的边界输入,并参照实验数据对仿真模型进行了对比验证,结果表明,在稳定喷放阶段仿真和实验的平均压力误差在5%以内。再次基于前述的仿真模型,对单喷嘴管网的流动释放特性进行了细致的模拟计算,分别对管长、管径、摩擦系数、喷口面积、喷嘴构型等因素对喷嘴处压力的影响规律进行了研究,并重点对几种不同构型喷嘴喷放压力之间的关系进行了探讨。最后基于以上的研究基础,运用建立的含支路管网仿真模型,分别对支管管长比、管径比、喷口面积比对支路内流量分配特性的影响规律进行了研究,并分析了在喷口面积比不变条件下,灭火瓶填充条件、主/支管参数、摩擦系数等参数对于支路内流量分配的影响规律,结果表明填充条件与主管参数对流量分配的影响较小,摩擦系数和支管参数的影响则很大。

关键词：气体灭火剂含支路管网 AMESim仿真气-液两相流释放特性流量分配

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三氟溴代烯烃作为洁净气体灭火剂的应用研究

消防科学与技术 2013年第8期32卷 890-893页

作者：归小平杨政江苏省消防总队江苏南京210036 公安部上海消防研究所上海201199

以中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室研究成果和检测报告,以及美国国家标准技术学院NIST和美国商务部技术管理部门发布的评价资料为依据,结合三氟溴代烯烃手提式灭火器灭火试验,介绍三氟溴代烯烃的主要性能,包括分子结构,理化性质... 详细信息

以中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室研究成果和检测报告,以及美国国家标准技术学院NIST和美国商务部技术管理部门发布的评价资料为依据,结合三氟溴代烯烃手提式灭火器灭火试验,介绍三氟溴代烯烃的主要性能,包括分子结构,理化性质,灭火性质,毒性,环境特性等,对三氟溴代烯烃作为洁净气体替代哈龙的可能性及推广应用前景进行了较为全面的评价。

关键词：三氟溴代烯烃气体灭火剂灭火试验

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复合气体灭火剂协同灭火性能研究

消防科学与技术 2017年第2期36卷 233-237页

作者：赵洪海公安部消防局警官培训基地天津300402

针对复合气体混合后的协同灭火现象,通过试验测量和理论分析研究复合比对复合气体协同作用能力的影响。采用杯式燃烧器,调节两种灭火剂的流量比例进行灭火试验,得出复合灭火剂的灭火浓度及协同指数,分析灭火机理。结果表明:两种以物理... 详细信息

针对复合气体混合后的协同灭火现象,通过试验测量和理论分析研究复合比对复合气体协同作用能力的影响。采用杯式燃烧器,调节两种灭火剂的流量比例进行灭火试验,得出复合灭火剂的灭火浓度及协同指数,分析灭火机理。结果表明:两种以物理灭火作用为主的气体灭火剂混合使用,没有出现协同作用;当惰性气体与弱化学灭火作用为主的气体混合使用时,出现微弱的负协同作用;以化学灭火作用为主的灭火剂与以物理灭火作用为主的气体灭火剂复合,能产生积极的协同灭火作用;以弱化学机理和化学机理为主的两种气体灭火剂混合时,也出现正的协同灭火作用。

关键词：复合灭火介质气体灭火剂协同作用协同指数复合比物理灭火化学灭火

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气体灭火剂开口流失补偿量的计算方法

消防技术与产品信息 1992年第1期5卷 13-17,25页

作者：王致新张源雪

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气体灭火剂与应用场所浅析

消防科学与技术 2006年第B3期25卷 68-69页

作者：李野公安部天津消防研究所天津300381

气体灭火剂由于具有较高的灭火效率、灭火时间短、电绝缘性高、清洁无污渍等优异性能，在我国已有越来越多的场所选用和安装气体灭火系统，对保护国家财产和人们的生命安全发挥了极其重要的作用。

关键词：气体灭火剂场所应用气体灭火系统灭火效率电绝缘性生命安全