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消防水雾炮的理论研究和设备研制

李俊  
【摘要】:本文介绍了一种专用消防水雾炮的设计,这种水雾炮用于大型硫磺粉仓库的消防。设计这种水雾炮的主要目的是为了防止灭火时已燃粉末由于水流冲击而溅起,引起更大面积的火灾。因此设计的消防水雾炮要求既满足较远的射程,又能覆盖一定的宽度,且可使水滴在落地前能较好雾化。消防水雾炮的结构设计主要是喷嘴和炮身的结构设计。本文首先对水射流理论进行了阐述,并列出了消防水雾炮湍动射流的控制方程,为消防水雾炮结构设计提供了理论依据。然后,进行消防水雾炮喷嘴的设计。本文先通过比较不同结构形状的喷嘴,设计出了本文的喷嘴出口截面形状为近似矩形。再根据水射流边界的线性扩展性,并通过FLUENT仿真对比,设计了一种可调喷嘴,即保持喷嘴出口截面长度一定,通过改变可调喷嘴出口截面宽度尺寸来调节射流的覆盖宽度和雾化程度。同时通过仿真分析确定了可调喷嘴出口截面的长度尺寸为100mm。可调喷嘴结构设计完成后,再对其核心部件进行应力和干涉分析,确保结构的可靠性。最后对可调喷嘴进行密封性试验,检验可调喷嘴加工和设计的可靠性,防止在进行整体水射流试验时发生泄露。最后,进行消防水雾炮的炮身结构设计。消防水雾炮的炮身结构设计主要包括炮身流道的设计和炮身在水平和俯仰方向的传动方式设计。本文通过对三种不同流道的有限元仿真对比,确定了弯管折弯半径为100mm流道的优越性,并将其仿真结果与理论计算得出的水头损失进行比较,验证了仿真结果的可靠性,并设计了采用蜗杆传动的方式进行炮身在水平和俯仰角度的转动。从而最终设计出了满足要求的消防水雾炮。


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