張怡 陳瑩

摘 要：細(xì)水霧作為一種環(huán)境友好型滅火劑其基本原理是汽化后水滴擁有更大的比表面積，吸熱能力增強(qiáng)，水蒸氣的體積膨脹同時(shí)稀釋氧氣的濃度，可達(dá)到控火和抑火的效果[ 1 ]。本文建立了小尺寸的汽油火災(zāi)模型，研究細(xì)水霧對(duì)汽油火災(zāi)的影響，得到噴頭操作壓力和風(fēng)機(jī)啟閉狀態(tài)變化對(duì)汽油火災(zāi)溫度以及滅火時(shí)間的影響。

關(guān)鍵詞：汽油火災(zāi)；細(xì)水霧；滅火；機(jī)械通風(fēng)

1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

本實(shí)驗(yàn)在一個(gè)5m×5m×3.1m的玻璃房中進(jìn)行，距地面2.7m處均勻布置了4個(gè)噴頭，在地面四個(gè)噴頭的中心處放置了一個(gè)直徑為30cm的油盤里盛裝有93號(hào)汽油作為火源，在油盤正上方設(shè)置4個(gè)熱電偶，第一個(gè)熱電偶距離地面40cm，其他三個(gè)依次往上間距為40cm，用以測(cè)量火場(chǎng)溫度。實(shí)驗(yàn)時(shí)當(dāng)油盆內(nèi)燃料全面燃燒后計(jì)時(shí)70s，再啟動(dòng)細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。

2 噴頭操作壓力對(duì)滅火效果的影響

實(shí)驗(yàn)研究了火源功率為600ml汽油量，風(fēng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)不同噴頭工作壓力（7MPa、9MPa和11MPa）對(duì)滅火效果的影響。在該工況下熱電偶1的溫度變化隨時(shí)間變化曲線如圖1：

由圖1可以看出當(dāng)操作壓力從7MPa提高到9Mpa時(shí)，滅火時(shí)間逐漸縮短。這是因?yàn)樘岣卟僮鲏毫梢蕴岣哽F滴的初始動(dòng)量，因此提高了霧滴穿透火羽流的能力，細(xì)水霧的窒息作用便會(huì)增強(qiáng)，同時(shí)霧通量也會(huì)增加，蒸發(fā)冷卻和衰減熱輻射的作用也增強(qiáng)，從而更快的熄滅了油盤火。

繼續(xù)升高操作壓力，當(dāng)操作壓力為11Mpa時(shí)，滅火時(shí)間反而增加。這是因?yàn)楫?dāng)壓力升高到一定的值時(shí)，細(xì)水霧的霧化效果達(dá)不到最好的狀態(tài)，從而影響各種滅火機(jī)理的發(fā)揮，導(dǎo)致滅火時(shí)間增加。同時(shí)這也說明系統(tǒng)存在一個(gè)臨界壓力，在此臨界壓力下，滅火效果最好，本實(shí)驗(yàn)中的臨界壓力為9MPa。究其原因，細(xì)水霧滅火時(shí)間同水霧壓力呈反比。

隨著水霧壓力的增大，滅火時(shí)間縮短。這是由于細(xì)水霧壓力增大后，霧滴粒徑減小后，霧滴的比表面積就會(huì)增加，這樣也就增加了水霧霧滴與火焰的換熱面積，縮短了霧滴氣化所需的時(shí)間，更好的發(fā)揮了水霧氣化窒息的效果。

另一方面，增加水霧壓力同時(shí)增加了流量，這就增加細(xì)水霧的霧通量，增強(qiáng)了細(xì)水霧對(duì)火焰的體積膨脹隔氧和窒息作用，提高了冷卻效果。

與此同時(shí)，細(xì)水霧工作壓力增加還提升霧滴的速度，其穿透火焰的能力增強(qiáng)就能達(dá)到火焰根部，提高滅火效率。

3 排煙風(fēng)機(jī)的啟閉狀態(tài)對(duì)滅火效果的影響

為了研究在滅火過程中風(fēng)機(jī)的啟閉狀態(tài)對(duì)滅火效果的影響，本試驗(yàn)選取了火源功率為600ml汽油量不變時(shí)，三種不同操作壓力下風(fēng)機(jī)分別處于啟閉狀態(tài)時(shí)的滅火時(shí)間及效果。

圖2給出了在不同風(fēng)機(jī)開啟狀態(tài)下熱電偶1的溫度隨時(shí)間變化曲線。

由溫度曲線可以看出，風(fēng)機(jī)的開閉狀態(tài)對(duì)滅火效果都有很大的影響，開啟風(fēng)機(jī)可以縮短燃燒時(shí)間，同時(shí)縮短滅火時(shí)間，這是由于風(fēng)機(jī)開啟可以及時(shí)將空間內(nèi)的空氣排出，熱量也隨之排出，這將減少支持燃燒的氧氣，使得燃燒減弱，火勢(shì)熄滅的快。封閉的受限空間內(nèi)如果沒有通風(fēng)，就會(huì)增強(qiáng)細(xì)水霧的滅火效果。這是因?yàn)槭芟蘅臻g內(nèi)空氣中氧氣濃度的降低。

有足夠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在一個(gè)“小”的受限空間中發(fā)生的火災(zāi)會(huì)在開始的幾分鐘內(nèi)使得受限空間的平均氧氣濃度下降幾個(gè)百分點(diǎn)?；鹧嬖诘脱鯕鉂舛鹊臈l件下燃燒效率低下，從而很容易被撲滅。理論上講，風(fēng)機(jī)應(yīng)該處于關(guān)閉狀態(tài)才有利于火災(zāi)的撲滅。但另一方面，在通風(fēng)受限的空間內(nèi)，低霧動(dòng)量的細(xì)水霧也能夠熄滅障礙物較多的隱蔽空間的火災(zāi)，而且滅火所需的霧通量比通風(fēng)良好情況下要低10倍。同時(shí)，開啟風(fēng)機(jī)又可以將火場(chǎng)內(nèi)的有毒煙氣迅速排出，為人員逃生提供安全的時(shí)間和環(huán)境，增加火場(chǎng)的能見度。

4 結(jié)論

本文通過改變實(shí)驗(yàn)過程中細(xì)水霧噴頭壓力和機(jī)械排煙量的大小，主要得到了以下結(jié)論：

1）細(xì)水霧的噴頭操作壓力也是細(xì)水霧滅火效果的重要影響因素，隨噴頭操作壓力的增加，滅火時(shí)間逐漸縮短；繼續(xù)升高操作壓力，其滅火時(shí)間反而增加。本實(shí)驗(yàn)中當(dāng)操作壓力為9MPa時(shí)，滅火時(shí)間最短。

2）風(fēng)機(jī)的開閉對(duì)細(xì)水霧的滅火也是有著很大的影響，開啟風(fēng)機(jī)會(huì)延長滅火的時(shí)間。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉江虹，廖光煊.細(xì)水霧滅火技術(shù)及其應(yīng)用.火災(zāi)科學(xué)，2001.

[2] 周華，范明豪.移動(dòng)式高壓直接霧化細(xì)水霧滅火系統(tǒng).消防科學(xué)與技術(shù)，2003.

[3] 鄭立剛，余高明，賈海林.標(biāo)準(zhǔn)受限空間細(xì)水霧熄滅煤油火災(zāi)的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬.中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2007.

[4] 姚斌，廖光煊，范維澄等.細(xì)水霧抑制擴(kuò)散火焰的研究[J].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，28（5）：610-617.