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固定式高压单相流细水雾灭火系统研究
中文名称: 固定式高压单相流细水雾灭火系统研究
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论文编号: 3122392收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Investigation into Fixed High Pressure Single-Phase Water Mist Fire Suppression System
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 机械电子工程
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 高压 单相流 细水雾 雾化喷头 灭火试验 灭火仿真 计算流体力学 温度测量 纯水液压 高压单相流
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论文简介:细水雾灭火系统由纯水液压元件和雾化喷头等部件组成,具有用水量少、不污染环境、灭火效能高等优点。随着人们对环境保护和火灾防护的日益关注,细水雾灭火技术近年来快速发展,已成为今后最重要的灭火技术之一。目前有两个主要问题限制了细水雾灭火技术的进一步发展:一是细水雾喷头的喷雾效果还不够理想,尤其是喷头的喷雾保护半径小,不能充分发挥细水雾的灭火能力;二是人们对细水雾的灭火机理还不完全掌握,还不能制订出科学的细水雾灭火系统设计及安装标准。所以有必要研制高效雾化细水雾喷头,增大喷头的喷雾保护半径,并通过细水雾灭火试验和灭火仿真来发现细水雾灭火的规律,为细水雾灭火系统的设计及安装提供指导。 本文以固定式高压单相流细水雾灭火系统为研究对象,采用理论分析、仿真与试验相结合的手段对其进行了系统研究。设计了由纯水液压柱塞泵驱动的固定式高压单相流细水雾灭火系统样机,将纯水液压元件成功应用到消防领域。提出一种新型两级雾化喷嘴结构,研制出新型的两级雾化细水雾喷头,CFD喷雾仿真和喷雾参数测量实验结果表明,该喷头有效喷雾保护半径为2 m,是普通旋芯式雾化喷头的2倍,并具有很好的灭火能力。进行了系列的细水雾灭油盆火和木垛火试验,测量了灭火过程中空间温度场的变化,得到了在不同火场条件下细水雾的灭火效果和规律。试验结果表明,对灭火效果有重要影响的因素是火焰被遮挡的条件、雾滴直径、喷雾压力和火焰规模。细水雾扑灭油盆火灾的过程中,水雾气化和窒息起主要作用;而在细水雾扑灭木垛火灾过程中,冷却降温起主要作用。进行了细水雾灭火过程的CFD仿真并与部分试验结果进行了对比验证。在此基础上,仿真研究了房间尺寸、喷头位置和喷雾参数对灭火时间的影响,对如何确定设计喷雾强度进行了讨论并给出改进建议。本文的研究成果具有较大的理论价值和工程实用性,能为今后细水雾喷头的研制、细水雾灭火系统的设计及安装提供重要的理论和实验依据。 各章内容分述如下: 第一章,介绍了细水雾灭火的定义、灭火机理、特点、系统分类及应用范围。概述了细水雾灭火技术的研究现状和需要解决的问题。对本文的主要研究内容进行了说明。 第二章,研制了由纯水液压柱塞泵驱动的固定式高压单相流细水雾灭火系统。进行了系统参数计算、检测及控制设计和三维结构设计,说明了设计中需要注意的细节问题。 第三章,提出一种新型两级雾化喷嘴结构,研制了一种新型的两级雾化细水雾喷头。对喷嘴进行了理论计算,采用CFD喷雾仿真对比了该喷嘴和单级雾化喷嘴的喷雾效果,试验测量了喷嘴的喷雾速度和雾滴直径并与仿真进行了比较。对比测量了四种结构的雾化喷头的喷雾密度分布。 第四章,研制了空间温度场测量系统并搭建了细水雾灭火实验室。测温系统由K型热电偶、高增益数据采集卡和虚拟仪器软件组成。采用10点温度平均方法减弱了测量波动,去掉热电偶感温端部外壳改进了其响应灵敏性,使用3段多项式拟合方法提高了热电势.温度的转换精度。 第五章,进行了系列的细水雾灭油盆火和木垛火试验,还进行了细水雾的电气绝缘性能试验及喷雾驻留试验。介绍了试验的方法和步骤,研究了火焰遮挡、喷雾压力和火焰规模等不同火场参数对灭火效果的影响,测量了灭火过程的温度场变化并进行对比分析。 第六章,采用FDS软件进行了细水雾灭火仿真。首先,对照部分试验进行了仿真,将仿真结果和试验结果进行对比。然后,改变房间尺寸、喷头高度和喷雾参数等火场条件,进行了系列的仿真,研究这些参数对灭火时间的影响。对现有相关标准中的喷雾设计强度指标进行了讨论,并结合仿真结果给出了合理的改进建议。最后探讨了采用FLUENT软件进行细水雾灭火仿真的利弊并进行了初步的细水雾灭火仿真。 第七章,归纳整理了本论文的主要研究结果和结论,对今后需要进一步研究的内容和研究方向提出展望。
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