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《中国科学技术大学》 2007年
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多组分压缩空气泡沫特性表征及灭火有效性实验研究

林霖  
【摘要】: 传统的卤代烷灭火剂对大气臭氧层有严重的破坏作用,自蒙特利尔公约签订以来,寻找合适的卤代烷替代物已经成为国际火灾科学研究的当务之急。作为哈龙替代方向之一,高效、节水、稳定、对环境友好的压缩空气泡沫灭火技术具有众多优势,使得它适用于各种类型的大规模火灾扑救,因此备受全球各国的重视,并成为当今国际火灾安全技术前沿的研究热点之一。本文发展了一种基于A、B类综合灭火效果,具有物理、化学耦合灭火效应的环保型泡沫灭火剂配方,通过实验手段系统的研究了影响压缩空气泡沫灭火有效性的一些重要因素,表征了该配方下压缩空气泡沫的一些重要特性参数,利用实验方法研究了泡沫在可燃液体表面的覆盖动态过程,并对B.Persson的简化模型进行了有效性验证。 本文首先建立了一套实验用压缩空气泡沫灭火系统(CAFS),研究表明:混合腔放置方向对成泡质量具有重要影响,此外混合腔采用同轴结构,并利用细小的混合颗粒时混合效果更加。CAFS气液流量比在一定范围内与扩张率相等,而超过此范围后,随气液流量比增加扩张率反而有所降低。 其次本文设计了一种具备A、B类火综合灭火效果的清洁高效多组分压缩空气泡沫(MC-CAF)配方,该配方下的压缩空气泡沫在木垛火灭火时间上与传统A类泡沫性能相近;在油火灭火时间上与传统水成膜泡沫性能相当。 继而特性表征的实验表明本文MC-CAF的溶液表面张力系数随着浓度的增加而下降,从一个很低的浓度开始,表面张力有一个剧烈的从高到低的跳变过程,浓度超过这个值之后,表面张力降低的趋势开始逐渐变缓,浓度大于1%的时候,表面张力降低到20mN/m以下,提高温度溶液表面张力基本线性下降;随浓度增加,溶液粘度基本呈线性增长,比浓粘度则随浓度的增大呈下降趋势,温度越高,粘度越小;泡沫析液开始前有一段时间延迟,析液开始后存在一短时间的析液速率峰值,峰值过后析液速率才开始逐渐降低并在后期趋近于0,溶液浓度的变化对泡沫析液过程影响很大,增大溶液浓度则最大泡沫析液速率、析液速率常数都呈指数衰减趋势而50%析液时间呈指数上升趋势;较低浓度下的气泡尺寸增长速度大于较高浓度下的增长速度而泡沫的生成尺寸随气液流量比和工作压力的增大均为递减趋势;本文MC-CAF溶液具有良好的铺展性,小于4%浓度时铺展速度稍快于传统水成膜的铺展速度,大于4%时,铺展速度的上升率明显高于传统水成膜,铺展量先随浓度的增加而降低,大于3%之后,铺展量逐步上升,到9%左右,铺展量达到极值并再次下降;降低泡沫扩张率、增加泡沫层厚度可提高辐射阻隔效率、延长泡沫抗烧时间,而过低扩张率(<5)时泡沫对固体可燃物的保护能力有所降低。 接着通过实验手段本文研究了多组分压缩空气泡沫在油池表面覆盖的动态过程,进一步探索了MC-CAF抑制熄灭油池火的作用机理,并利用实验结果与B.Persson的简化模型进行了对比,检验了其有效性范围。 最后本文利用小尺度实验,进行了多组分压缩空气泡沫扑灭油池(柴油)火和固体(木垛)火有效性的实验研究,揭示了一些重要因素如工作压力、溶液浓度、泡沫扩张率、混合腔结构、喷头高度等对MC-CAF灭火有效性的影响规律,并进行了理论分析和解释。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X932

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【引证文献】
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