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第一节 系统灭火机理

        学习要求
        通过本章学习,应了解细水雾的定义和成雾原理;熟悉细水雾灭火系统的灭火机理、分类组成、工作原理和系统特性;掌握细水雾灭火系统的适用范围和设计参数以及细水雾灭火系统的组件及其设置要求。
        细水雾灭火系统是由供水装置、过滤装置、控制阀、细水雾喷头等组件和供水管道组成,能自动和人工启动并喷放细水雾进行灭火的固定灭火系统。。

第一节  系统灭火机理

        细水雾灭火系统的灭火机理与水雾有密切关系。本节主要介绍细水雾的成雾原理、水雾分级以及系统灭火机理。

        一、细水雾的成雾原理

        (一)细水雾的定义及分级
        1.细水雾的定义
        细水雾是指在最小设计工作压力下,经喷头喷出并在喷头轴线下方1.0m处的平面上形成的雾滴粒径Dv 0.50小于200μm,Dv 0.99小于400μm的水雾滴。
        2.细水雾的分级
       细水雾按水雾中水微粒的大小分为3级,如图3-5-1所示。Ⅰ级细水雾为Dv0.1≤100μm与Dv0.9≤200μm连线的左侧部分,Ⅱ级细水雾为Dv0.1≤200μm与Dv0.9≤400μm连线的之间部分且不属于Ⅰ级的水雾,Ⅲ级细水雾为Dv0.1>400μm与Dv0.99≤1000μm之间的部分。

        (二)细水雾的成雾原理分析
        1.单流体系统射流成雾原理
        液体以很高的速度被释放出来,由于液体与周围空气的速度差而被撕碎成为细水雾;液体射流被冲击到一个固定的表面,由于冲击力将液体打散成细水雾;两股成份类似的液体射流相互碰撞,将液体射流打散成细水雾;超声波和静电雾化器将射流液体振动或电子粉碎成细水雾;液体在压力容器中被加热到高于沸点,突然被释放到大气压力状态形成细水雾。
        2.双流体异管系统射流成雾原理
        由一套管道向喷头提供灭火介质,另外一套管道提供雾化介质,两种在分离管道系统中传输的物质在喷头处混合,相互碰撞,从而产生细水雾。
        3.双流体同管系统射流成雾原理
        雾化介质与灭火介质在一套管道内混合,其成雾原理同单流体系统。

        二、细水雾的灭火机理

        细水雾的灭火机理主要是表面冷却、窒息、辐射热阻隔和浸湿作用。除此之外,细水雾还具有乳化等作用,而在灭火过程中,往往会有几种作用同时发生,从而有效灭火。
        (一)吸热冷却
        细小水滴在受热后易于汽化,在气、液相态变化过程中从燃烧物质表面或火灾区域吸收大量的热量。物质表面温度迅速下降后,会使热分解中断,燃烧随即终止。表3-5-1列出了雾滴直径、每升水的表面积、汽化时间及自由下落速度之间的关系,从表中我们可以看出,雾滴直径越小,表面积就越大,汽化所需要的时间也越短,吸热作用和效率就越高。对于相同的水量,细水雾雾滴所形成的表面积至少比传统水喷淋喷头(包括水喷雾喷头)喷出的水滴大100倍,因此细水雾灭火系统的冷却作用是非常明显的。
表3-5-1 雾滴直径、表面积、汽化时间和自由下落速度的关系
雾滴直径/mm
每升水的表面积/m2
汽化时间/s
自由下落速度/(m/s)
10.0mm
0.6㎡
620s
9.2m/s
1.0mm
6.0㎡
6.2s
4.0m/s
0.1mm
60.0㎡
0.062s
0.35m/s
0.01mm
600.0㎡
0.00062s
0.003m/s

        (二)隔氧窒息
        雾滴在受热后汽化形成原体积1680倍的水蒸气,最大限度地排斥火场的空气,使燃烧物质周围的氧含量降低,燃烧即会因缺氧而受抑制或中断。系统启动后形成水蒸汽在完全覆盖整个着火面的情况下,时间越短,窒息作用越明显。
       (三)辐射热阻隔
        细水雾喷入火场后,形成的水蒸气迅速将燃烧物、火焰和烟羽笼罩,对火焰的辐射热具有极佳的阻隔能力,能够有效抑制辐射热引燃周围其它物品,达到防止火焰蔓延的效果。
       (四)浸湿作用
        颗粒大冲量大的雾滴会冲击到燃烧物表面,从而使燃烧物得到浸湿,阻止固体挥发可燃气体的进一步产生。另外系统还可以充分将着火位置以外的燃烧物浸湿,从而抑制火灾的蔓延和发展。
上一节:
下一节:第二节 系统分类

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