压力螺旋型喷嘴雾化特性及灭火有效性实验

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1、压力螺旋型喷嘴雾化特性及灭火有效性实验摘要:为了优化压力螺旋型喷嘴参数，设计了压力螺旋型细水雾灭火喷嘴并进行了实验。分析了压力螺旋喷嘴设计参数、系统压力和添加剂对雾化特性的影响.结果表明:当系统压力从0.5MPa增加到1.5MPa时.细水雾的索太尔直径减少8%;水中的添加剂可以降低雾的索太尔直径1.3%—15%;雾场中雾的索太尔直径越大，拉径分布越宽;粒径体积分数分布曲线有向大粒径方向移动的趋势;雾的速度与系统压力成近似线性增大关系;当喷嘴结构设计不合理时.喷嘴F游平而上的雾通且分布会不均匀•对熄灭火灾不利•关扭词:细水

2、雾;压力螺旋型喷嘴;雾化特性;侧量灭火产牛细水雾的方式主要有两种，一种是单相流，另一种是两相流•两相流由于雾化粒径细，受到很多研究者关注，如两相流乳化型细水雾喷嘴、气泡雾化细水雾喷嘴•两相流方式产生细水雾很多研究者关注，如两相流乳化型细水雾喷嘴、气泡雾化细水雾喷嘴•两相流方式产生细水雾不但系统复杂，而H安装及运行成木高⑶•在单相流雾化喷嘴方而，周华等（4】研究了高压细水雾喷嘴，廖义德等''J设计了高压双层离心式喷嘴，系统都需在髙压下（5-8MPa）工作，系统的经济性与安全性有待提高.为兼顾灭火有效性及经济性，必须研究屮低

3、压单相流细水雾灭火喷嘴的雾化特性及灭火有效性为了设计经济性和安全性高的雾化喷嘴，作者研制了压力螺旋型细水雾喷嘴•取不同的喷嘴流道、杆形状及参数.改变这些参数的组合，获得不同雾化特性的细水雾喷嘴•与现有报道［「）的喷嘴相比•木文中的喷嘴可在低压下工作.1实验装置在冷态特性试验台上测量喷嘴雾化特性，喷嘴雾化特性测试系统如图1所示.冷态特性实验台主要山供水系统（水箱、离心泵）、喷雾系统（管道、喷嘴）、测试系统（床力测量仪、激光粒度仪、记录与处理数据的采集卡和软件）组成.供水压力靠离心泵提供，压力可在0-2.0MPa范围内调节，

4、采用精密压力传感器测量压力.雾滴直径及分如、速度和雾化角测量釆用1S2000激光粒度仪.其粒径侧最范围0.5-1000um，速度测量范围0-40m/s.用收集法测量雾流墩和雾通量分布•即收集某一时间间隔内落到收集杯里的水雾•单位面枳上的雾通量为(1)其中：Q*为喷嘴雾流段;人耐为收集区域面积.雾通量分布测量网络的布置如X,Y代农区域的方向.收集杯布置在离喷嘴下游1m处的4个同心圆上，共布置了25个水杯，其屮1个放在恻心.同心恻之间间距0.15m,细水雾在侧塑截面处的保护直径约1.0m.每个圆周上均匀地布置8个水杯，水杯之

5、间相差450.水杯处的雾通量由式⑴确定.LR个离散的水杯测得的雾通量大致代表镇个圆形区域上的雾通髦分布20•2020•20X/cm2喷嘴的雾化特性IS2000激光粒度仪采用线侧最方式，即侧量喷嘴下游某平而处的雾滴平均拉径和平均速度•侧试时激光束在喷嘴正下方穿过，侧得的数据是雾区中心的雾滴粒径•为了减少侧量误差，每个喷嘴侧量30次，然后取平均，即得喷嘴的雾化拉径，用索太尔平均直径D32表示.Jones等I的研究表明•累积体积许分数比单一•的平均杖径能更好地表示细水雾的较子特性.IS2000,激光较度仪能给岀细水雾校径的体积

6、分数分布与承积体积Tf分数分布.为了选出具有址佳灭火效果的细水雾喷嘴，首先确定喷嘴的结构40式为压力旋转型.然后改变喷嘴流道和螺杆的形状及参数，构建不同参数的喷嘴，利用IS2000激光杖度仪对这些喷•嘴的雾化特性进行测试，并通过热态实验考察其灭火效果.2.1峨嘴设计参数对界化特性的影晌圧力螺旋型喷嘴山涡流器和直流通道组成.其特点是结构简单•喷嘴设计参数有螺旋通道半径（R）,螺旋通道的型状（三角形，矩形，英形）、螺旋线数和升角.图3给出4种不同设计参数喷嘴在系统压力（P.）为1.5MPa吋的雾化特性.喷嘴A—D的D•分别为

7、57.00,109.00,156.00,210.005m.目前开发喷嘴的入上下限是57.00和210.005m,雾化角范围170一940,雾滴速度在1.5—9.9“.范围内变化从图3可以肴出,喷嘴的D・越小,较径的体积分布就越窄，表明较径分布相对比鮫集中•随粉喷嘴D,:的增大.体积分布曲线向枚径大的区间移动.虽然目前还不能确定哪种拉径对灭火址有效，但根据不同类型火灾的熄灭机理，可以定性地推断这4种喷嘴的适应范围.抑制气体火灾主要称气相冷却与窣息作用，雾滴必须能够快速燕发，且在火焰中有足够的停留时I'可，因此雾滴在克服羽流

8、升力的情况卜•越小越好，雾滴的拉径分布也不宜太宽（喷嘴A）.熄火固体火灾主要靠姗料冷却与火焰冷却，因此较径分布较宽的雾滴（喷嘴D）对于熄灭这类火灾比较有利，这样可使拉径大的雾滴起到姗料冷却的作用，粒径小的雾滴能快速蒸发达到冷却火焰的目的.0.200100200300400500600粒径区何/呻图4给出4种喷嘴拉径的