组分含量对水基热气溶胶灭火剂燃速影响规律的研究_周晓猛
气溶胶灭火剂燃速影响因素的研究
第16卷第2期火 灾 科 学Vol 116,No 122007年4月FIRE SAFET Y SCIENCEAp r 12007文章编号:100425309(2007)20101204收稿日期:2006210231;修改日期:2007201216气溶胶灭火剂燃速影响因素的研究王 华1,张永丰2,潘仁命3(1.南京工业大学城建学院;21中国科学技术大学安全工程;31南京理工大学化工学院)摘要:针对同一配方的不同条件下的灭火剂,从灭火剂的初温、药柱密度、原料粒度等方面入手,考察了不同因素对灭火剂燃速的影响,总结出各个因素对灭火剂燃烧速度的影响规律。
关键词:燃速;初温;密度;粒度;气溶胶中图分类号:TQ569;X932.0643 文献标识码:A0 引言哈龙灭火剂自20世纪四十年代问世以来,由于在灭火方面具有灭火浓度低、灭火效率高、不导电、毒性小、对灭火场所无污染等优点作为一种洁净、高效的灭火剂在世界各地得到了广泛的应用。
然而,到了上世纪70年代,许多科学研究实验证明哈龙灭火剂的使用和排放,严重的破坏了大气臭氧层。
臭氧层的破坏将会影响人类健康和生态环境[1]。
气溶胶灭火剂正是在哈龙淘汰计划下针对气体灭火剂的不足之处开发出来的。
气溶胶灭火剂作为一种新型的哈龙替代品在各方面均有良好的性能:灭火设备组成简单,不需要耐压容器,因为气溶胶灭火剂本身燃烧时提供了驱动能量;气溶胶灭火剂以全淹没方式灭火,细小的灭火介质可以绕过障碍物,提高了灭火效率;气溶胶灭火剂其配方中自带氧化剂,设计为零氧平衡,因此产物腐蚀性和毒性小,且反应不消耗空气中的氧,被保护空间的氧浓度不变,对人体没有危害;气溶胶灭火剂存储期长,可达到5～10年,成本低廉,便于在各个国家推广,市场前景好,利于推进哈龙替代计划的实施。
气溶胶灭火剂属于烟火药的一种[2],由氧化剂、还原剂及粘合剂构成。
通过燃烧反应产生大量的灭火介质,均匀的分布在被保护空间,通过物理、化学的双重协同作用来熄灭火灾。
改性单基药表层功能组分浓度分布对燃烧性能的影响研究
烧 性能 。结果 发现 ， 硝化 甘油 浓度 沿药粒 径 向呈抛 物线状 分布 ， 钝感 剂 Ｎ 聚 酯浓度 由表及 里 呈指 Ａ 数 规律 下 降的形 式分布 。硝化 甘 油渗透越 深 ， 感 剂 由表 及 里下 降越 慢 ， 钝 所对 应发 射 药的燃 烧渐增
性越 强 ， 装 药的 内弹道 性能越 好 。硝化 甘油 浓度最 大值 出现 的位 置 接 近 弧厚 １２， 感 剂 由表 及 其 ／ 钝 里 下降最 慢 时， 所对 应发 射 药的燃烧 渐增 性最 强 ， 装 药的 内弹道性 能最 好。 其 关键词 ：物理 化 学 ；改性单 基发 射 药；功 能组分 ；浓度分 布 ；燃烧 性 能 中图分 类号 ： Ｑ ６ Ｔ ５２ 文献 标 志码 ：Ａ 文章编 号 ： ０ ０１ ９ （ ０ ） ５０ ６ —５ １ ０ ．０ ３ ２ １ ０ —５ ４０ １
（ 安 近 代 化 学研 究 所 ，陕 西 西 安 ７ ０ ６ ） 西 ｊ０ ５
摘要 ： 水溶 液 中进 行增 能钝 感 ， 在 制备 了改性 单基 发 射 药样 品。通 过 显微 红 外 光谱 法 测定 了 所得 发 射 药中功 能组分 的浓度 分布 。采用 密闭爆 发 器和 内弹道 实验 法 ， 究 了发 射药 的动 、 态燃 研 静
第３ ２卷第 ５期
２０ １１年 ５月
兵
工
学
报
Ｖｏ ． ２ 】 ３ ＮＯ ５ ． Ｍａ ｖ ２ １ Ｏｌ
ＡＣＴＡ ＡＲＭ ＡＭ ＥＮＴ ＡＲＩ Ｉ
改 性 单基 药表 层 功 能 组 分 浓 度 分布 对 燃 烧 性 能 的影 响 研 究
刘 波 ，王 琼 林 ，刘 少武 ，于 慧 芳 ，李 达 ， 月娟 ，潘 清 ， 伦 姚 魏
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｌ ｔｏ ｅ ｗｅ ｎ Ｆｕｎｃ ｉ ｎ ｌＣｏ ｐ ｎ ｎｔ Ｃｏ ｃ ｎ ｒ ｔｏ ｏ ｌ ｓ ａ ｃ ｎ Ｒｅａ ｉ ｎ ｂ ｔ ｅ ｔｏ ａ ｍ ｏ ｅ ｎ ｅ ｔ ａ ｉ ｎ Ｐｒ ｆ ｅ ｉ
可燃剂对气溶胶灭火剂燃烧温度的影响
胺类化合物 、 碳化 水素衍 生物 、 高氮化 合物 、 有 机 酸 钾 盐 等； 无 机 可 燃 剂 分 为 金 属 类 和 非 金 属 类 等 。选 取 了气 溶
胶灭火剂较为常用 的可燃 剂品种 进行 研究 ， 所 采 用 的 基
明： 可燃 剂对 气溶 胶 灭 火 剂 的 燃 烧 温 度 影 响 显 著 ； 增 加 可 燃 剂
气体常数 ； 丁为系统温度 ； ｎ为 系统 组分物质 的量 之和 ； Ｐ
为系统压力 ； ｚ 为第 ｉ 种 凝 聚 态组 分 物 质 的 量 。 此外 ， 灭火剂在燃烧过程 中， 燃 烧 产 物 体 系 的元 素 也
验 观 察 到 该 配 方 燃 烧 时 没 有 明 显 火 焰 出现 ， 实 际 产 生 的 燃 烧 温
度较低 ， 与 理 论 研 究的 结 果 基 本 一 致 。
关键词 ： 气 溶胶 ；气溶 胶 灭 火 剂 ；燃 烧 温度 ；可 燃 剂
中图 分 类 号 ： Ｘ ９ ２ ４ ． ４ ，Ｔ Ｑ５ ６ ９
目前 ， 多采用外冷却方式进行降温 ， 即在灭 火装置 中
添加冷却装置对其 进行 降温处 理 ， 这 种 方 式 具 有 较 好 的
２ ． １ 可燃 剂 种 类 对 燃 烧 温 度 的影 响 目前 ， 气 溶 胶 灭 火 剂 中 常 用 的 可 燃 剂 主 要 分 为 无 机
物 和 有 机 物 两 大 类 。根 据 物 质 的 特 性 ， 有 机 可 燃 剂 分 为
础配方为 ： １ Ｏ 的酚 醛树 脂 （ 质 量分 数 ， 下 同） 作 为 粘 合 剂， ６ ０ 的Ｋ ＮＯ 。 作 为氧 化剂 ， ３ Ｏ 的可燃剂 。研究 中，
气溶胶灭火剂燃速影响因素的研究
Ｅ —活 化能 ； — 丁 ——反 应物 的温 度
Ａ… 一 指前 因子 ， 反映 了分子碰 撞 的频 率
由式 （ ） １ 可知 ， 化 能低 的反应 易 进 行 ； 应物 活 反
的温度较 高 时 ， 化态 的分 子 较 多 ， 应 易进 行 ； 活 反 Ａ 值越 大 ， 反应物 分子相 互碰 撞 的频 率大 ， 应也 易于 反 进行 。为 此 ， 文 在 考 虑 ＨＥ 本 ＡＥ灭火 剂 的燃 速 时 ，
计 时原理 ： 在药 柱的一定 长度 上开通两 个孔 ， 孔 内有 熔断 丝 ， 断 丝通 过 导线 与计 时器 相 连 。 当上 熔
实验中所用的灭火药剂由氧化剂、 还原剂 、 粘合
剂 组成 ， 红 色颗 粒 。为 了获 得 更 直 观 、 确 的数 砖 准
据 ， 灭火剂 进行 了压 制 、 覆 处理 ， 得 药 剂 的燃 对 包 使 烧 速度稳定 ， 因素 的影 响现象 能够更 加直 观 、 晰 各 清
哈龙 灭火 剂 自 ２ ０世纪 四十 年代 问世 以来 ， 由于
的双 重协 同作用来 熄灭 火灾 。而能 否在规 定 的时问 内产 生足 够 的 灭 火 介 质 ， 保 证 灭 火 效 率 的关 键 。 是 本 文 即是针 对不 同影 响 因素 ， 实验 考 察 了它 们 对 气 溶 胶灭火 剂燃烧 速 度 的影 响规律 。
种新 型的哈 龙替 代 品 在各 方 面均 有 良好 的性 能 ：
灭火 设备 组成 简单 ， 需要 耐压容 器 ， 不 因为气溶 胶灭 火剂 本身燃 烧 时提供 了驱 动 能量 ； 溶 胶 灭 火 剂 以 气
全 淹没方 式灭火 ， 细小 的灭火 介质 可 以绕 过 障碍物 ， 提 高 了灭火 效率 ； 溶胶 灭 火 剂其 配方 中 自带 氧化 气 剂 ， 计为零 氧平 衡 ， 设 因此 产物 腐 蚀 性 和毒 性 小 ， 且 反应 不消耗 空气 中的氧 ， 被保 护空间 的氧浓 度不 变 ，
提高水基热气溶胶灭火剂燃速途径的研究
【 毒
（） ２
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２８ ３
火灾科学
ＦＲ Ａ Ｅ Ｙ Ｓ ＩＮ Ｅ Ｉ Ｅ Ｓ Ｆ Ｔ Ｃ Ｅ Ｃ
旦
Ｐ ＋ ｐ ／ Ｐ 。 １ ３
（） 、１
其 中 ：ｎ为 化 学 反 应 时 间 参 数 ， 与推 进 剂 的性 质 有关 。 （ ｂ ｄ）值 大小 反 映 了扩 散 火焰 的扩 散 混 合速 度
对 燃 速 的 控 制 程 度 ， 推 进 剂 的粒 度 有关 。 与 表达式分别如下 ：
度 所 需 的时 间 。 目前 已 开 发 的水 基 热气 溶 胶 灭 火 剂 燃 速 相 对 较 慢 ， 既 不 利 于 灭 火 剂 的灭 火 效 率 的 提 这 高 ， 不 利 于 灭 火 剂 的 灵 活 使 用 。 本 文 主 要 针 对 这 又
火 效 率 有 重 大影 响 ， 本 文 在 理 论 分 析 的 基 础 上 ， 故 采
标识码 ： Ａ
１ 理 论分 析
水 基 热 气 溶 胶 灭 火 剂 是 由颗 粒 状 的 氧化 剂 和还
Ｏ 前 言
气 溶 胶 灭 火 剂是 为替 代 哈 龙 而 开 发 的 新 一 代 灭
原 剂 组成 的 自身 含 氧 的 固 体 燃 烧 剂 ， 复 合 推 进 剂 与 相 比 ， 组 成 、 烧 特 性 极 为 相 似 。为 此 本 文 借 助 复 其 燃
ｎ ＝
环 过 程 分 散 热 量 ， 低 火 场 局 部 温 度 Ｊ 因 此 ， 基 降 ， 水 热 气 溶 胶 灭 火 剂 具 有 传 统 气 溶 胶 灭 火 剂 灭 火 高 效 的
气溶胶灭火剂的研究进展
气溶胶灭火剂的研究进展*邢 军,杜志明,阿苏娜(北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081)摘要 作为一种环保型高效的灭火剂,气溶胶灭火剂越来越受到世界各国科研人员的重视,特别是近30年来人们对其进行了较为深入的研究和应用开发。
综述了气溶胶灭火剂的类型、灭火机理、使用效果以及当今气溶胶灭火剂的主要研究方向,分析了最新气溶胶灭火产品的性能和原理,并展望了气溶胶灭火剂的发展前景。
关键词 气溶胶灭火剂 消防 综述中图分类号:T Q569Research Progress in Aerosol Fire Ext inguishing Ag entXIN G Jun,DU Zhiming,A Suna(State K ey L abo rato ry of Pr evention and Contr ol of Ex plosion Disaster s,Beijing I nstit ute T echnolo gy ,Beijing 100081)Abstract Because of the low co ntam inat ion and hig h efficiency,this aer osol fir e ext inguishing ag ents hav e r e -ceiv ed mo re and mo re recog nitio n.In this paper the ty pes,exting uishing mechanism and effects of aero so l fir e ext in -g uishing ag ents are discussed.T he perfo rmance and pr inciple of this kind of pr oducts are analyzed by r esear ching the exting uishing mechanism of both co ol and hot aero so l ex tinguishing ag ents.In the end,the development pro spect of aeroso l fire ext ing uishing ag ents is pro po sed.Key words aer osol fire ex ting uishing agent,fire ext inguisher,review*北京理工大学和北京保宁源消防科技有限公司合作项目 邢军:博士生 E -mail:x ing jun9119@0 引言长期以来,国内外普遍使用的灭火剂主要有清水灭火剂、干粉灭火剂、惰性气体灭火剂、泡沫灭火剂和哈龙灭火剂等。
复合型添加剂增强细水雾灭火性能研究_图文(精)
第36卷第1期中国科学技术大学学报Vol. 36,No. 12006年1月J OURNAL OF UNIVE RSITY OF S CIE NCE AND TECHNOLO GY OF CHINA J an. 2006文章编号:025322778(2006 0120020206复合型添加剂增强细水雾灭火性能研究3丛北华, 周晓猛, 廖光煊(中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室, 安徽合肥230027摘要:. 效性随添加剂浓度的变化规律. 结果表明:, 最大可缩短灭火时间5～8倍. 下降, 尔后略微增长的趋势; , 并趋于饱和. 对应最短灭火时间, (CMC 的2～3倍, 木垛火的最佳添加剂灭火( ～10倍. 含添加剂细水雾扑灭火焰是物理化学复合作用机制, 但主. 并且对于油池火, 添加剂灭火关键是表面活性剂在油面快速成膜. 而对于木垛火, 添加剂灭火关键是在表面覆盖较厚泡沫层. 关键词:细水雾; 添加剂; 灭火性能; 最佳灭火浓度中图分类号:X932文献标识码:AImprovement of w ater mist f ire suppression perform ancewith composite additivesCON G Bei 2hua , ZHOU Xiao 2meng , L IAO Guang 2xuan(S tate Key L aboratory of Fi re S cience , US T C , Hef ei 230027, ChinaAbstract :The effectiveness of using compo site additives in water mist was investigated. The additives used in t he st udy were two new 2developed additives namedF1and F2by our research group. Test s were co nducted using crib fires , et hanol and diesel pool fires wit h varied additive concent ration. Result s show t hat t he suppression performance varies greatly depending on t he quantity of t he additives in t he water mist. For t he hydrocarbon f uel , t he optimum concent ration is almost twice of CMC , when a t hin layer of film formed by fluorinated surfactant o n t he pool surface reduces t he amount of t he radiant energy t hat is absorbed by t he f uel. While for t he wood cribs , t he optimum concent ration is almost 8～10times t he CMC at normal temperat ure for bot h agent s , when a t hick foam blanket on t he crib surface is formed to stop t he burning. The fire supp ression mechanism of water mist wit h additives is combined wit h p hysical and chemical effect.However , t he surface cooling and f uel isolation are considered to be t he crucialsuppression mechanism.K ey w ords :water mist ; additives ; fire supp ression effectiveness ; optimum concentration3收稿日期:2005211203; 修回日期:2005212215基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2001CB409600 和高等学校博士学科点专项科研基金(20020358044 资助. 作者简介:丛北华,1978生, 男, 博士生. 研究方向:火灾动力学演化及其防治技术研究. 通讯作者:廖光煊, 教授, 博士生导师. E2mail :gxliao@. cn0引言普通细水雾主要通过下列三个方面进行灭火[1], 即冷却吸热, 稀释氧浓度与衰减热辐射. 因此, 细水雾属于物理灭火方法, 在某些特殊火灾场景下的应用存在不足. 已有研究发现:细水雾难以有效扑救位于障碍物保护下的火焰[2]; 对于通风良好的空间, 由于雾滴的大量损失, 降低了常规细水雾的灭火性能[3]; 在扑救木垛火等深位火灾时, 细水雾灭火效率低下, 容易复燃[4]; 当环境温度位于0℃以下时, 水会结成冰,限制了低温条件下细水雾的应用[5]. 因此进一步提高细水雾的灭火性能、, 备受各国重视. 其中发展清洁[5～9]. 础上, 发展了一种复合型细水雾添加剂, 并通过模拟实验研究了添加剂浓度、燃料类型对细水雾灭火有效性的影响, 为实际工程应用提供科学依据.图2细水雾特性参数在测量平面上的分布Fig. 2Distribution of water mist characteristics on the measurement plane1实验方法1. 1实验装置实验在3m ×3m ×3m 的受限空间内进行, 如图1所示. 在受限空间的顶部安装可控硅无级调速控制器和两台功率为0. 75kW 电磁调速电机, 采用双烟道进行抽排风风机排烟, 新鲜空气从底部进入. 细水雾由恒压供水的压力型雾化喷头产生, 位于火源正上方, 工作压力015～112M Pa , 竖直向下距离火源2. 5m. 在距离火源上表面中心0102m 处布置第一个热电偶, 然后沿着表面中心线向上每隔20cm 布置一只热电偶, 共布置6对热电偶, 用于测量灭火前后火焰温度的变化. 在离火源中心线2m 处放置CCD 摄像机, 用于观察与记录细水雾与火焰相互作用过程, 并计算灭火时间.火源选用具有代表性的酒精池火、煤油池火与木垛火. 液体燃料用直径为33cm , 深度2cm 的油盘盛装, 保持液面距离油盘上边缘9mm. 木垛体积为014m×014m ×013m , 由截面为0104m ×0104m 的松木条组成, 木条间距215cm , 10%., 014m ×01414, 1酒精用于引燃. 当, 手动开启阀门, 施加细. 实验时环境温度为21℃, 相对湿度为30%.图1实验装置示意图Fig. 1Schematic of the experimental apparatus1. 2细水雾实验中细水雾由压力型雾化喷头产生, 单个喷头上集聚七个雾化喷嘴, 形成的细水雾雾化张角约为120°. 细水雾粒径与速度分布利用三维LDV/A PV 系统进行测量[10]. 测量平面位于喷头下方110m , 雾化压力分别为0. 8、1. 0、112M Pa. 图2(a 、(b 给出了典型雾场测量结果. 从图中可以看出, 压力越高, 雾滴粒径越小, 下落速度越大. 从中心线到雾场12第1期复合型添加剂增强细水雾灭火性能研究边缘, 雾滴粒径不断增加, 边缘处达到最大值, 这与大粒子具有较大的惯性有关; 雾滴的下落速度则是中心线附近保持较大值, 远离中心线后开始下降, 在边缘处趋于稳定. 这是因为中心线附近的雾滴具有较大的动量, 离开中心线后雾滴与空气相互作用增大, 空气阻力减小了雾滴的下落速度, 而到达雾场边缘处液滴受到阻力与重力已基本平衡, 雾滴下落速度趋于稳定. 根据N FPA 750标准[11], 本实验中细水雾的平均粒径200～300μm , 属于第二类细水雾.图2(c 给出了利用收集法得到的不同压力下细水雾雾通量沿径向的分布. 从图中可以看出, 场范围内, 雾通量的分布是不均匀的滴密度大, 步减小, 1/1/增大压力,雾通量随之增加, 显著. 1. 3添加剂添加剂配方组成如表1所示. 其中:碳氢表面活性剂与氟表面活性剂可以大幅度降低水的表面张力, 提高雾化效果, 增强水在燃料表面的润湿作用; 乳酸钠为碱金属盐, 可以增加细水雾的化学灭火作用; 尿素一方面作为抗冻剂, 降低了水的冰点, 另一方面受热易分解, 吸收大量的热并释放出惰性气体, 增强了细水雾的物理灭火作用; N ,N -二甲基甲酰胺是溶剂, 作用是把上述三类物质和水均匀混合, 形成均相溶液.表1给出了添加剂浓缩液, 用于细水雾灭火时, 一般需把上述添加剂浓缩液加水稀释10～30倍.表1细水雾添加剂配方组成T ab. 1Formulation of the additives 组分名称作用质量分数/%F1添加剂F2添加剂N ,N -二甲基甲酰胺溶剂15. 010. 0烷基酚聚氧乙烯醚碳氢表面活性剂3. 01. 5FC 24氟表面活性剂6. 03. 0乳酸钠化学灭火盐类1. 51. 5尿素热敏性物质、抗冻剂6. 56. 5蒸馏水68. 077. 52实验结果与分析为了全面分析、评价上述新型添加剂对细水雾灭火性能的影响, 针对不同燃料类型, 改变添加剂浓度, 共进行了27组灭火实验. 其中三组未加入添加剂, 作为比较基准. 每组实验均重复进行三次, 取灭火时间的平均值作为细水雾灭火性能衡量值. 2. 1添加剂对细水雾扑灭煤油火性能的影响图3给出了细水雾施加前后煤油火温度的变化. 从图中可以看出, 在3. 33%F1添加剂细水雾作用下, 煤油火温度下降十分迅速, 火焰几乎是即刻熄灭, 灭火时间不足2s. 相比之下, 油火需10s , . , 细水雾启动之后, , , ; 随后, , 降低火区温, 火焰逐步被细水雾, 并被挤压向油盘表面; 最后, 雾滴穿透火焰区, 到达燃料表面, 不断降低燃料温度, 减少可燃气体的蒸发, 最终导致火焰熄灭. 上述三个阶段中, 第三阶段耗时最多, 约占总灭火时间的80%.而在添加剂作用下, 雾滴掉落到油面上后, 会迅速铺展开来, 形成一层致密覆盖膜, 直接阻止燃料蒸发, 因此大大缩短了灭火时间.图3添加剂对细水雾作用下煤油火温度分布变化的影响Fig. 3Flame temperature profiles of kerosene fires suppressed by water mist with and without additive图4给出了添加剂浓度对细水雾扑灭煤油火时间的影响. 从图中可以看出, 随着细水雾中添加剂含量的不断增加, 灭火时间呈现出先下降, 而后略微增长的趋势. 对应着最短灭火时间, 添加剂浓度分别为3. 33%(F1 和6. 67%(F2 .2. 2添加剂对细水雾扑灭酒精火性能的影响图5给出了细水雾施加前后酒精火温度的变化. 从图中可以看出, 在细水雾作用下, 相对于煤油火, 酒精火温度下降更为平缓. 同时实验中也观察22中国科学技术大学学报第36卷图4添加剂浓度对细水雾扑灭煤油火时间的影响Fig. 4Extinguishment time of kerosene percentage of图5添加剂对细水雾作用下酒精火温度分布变化的影响Fig. 5Flame temperature profiles of ethanol fires suppressed by water mist with and without additive到, 细水雾开启后, 酒精火并无瞬时增大过程, 火焰在熄灭过程中, 均被吹向了油盘一侧. 这一点与煤油火有着较大区别. 这主要是因为酒精属于极性溶剂, 与水互溶, 因此当雾滴掉落到燃料表面后, 会直接稀释液体燃料, 降低蒸发速率, 导致局部熄火. 加入添加剂后, 雾滴掉落到燃料表面后, 不仅稀释液体燃料, 更主要的是在燃料表面快速扑上一层覆盖膜, 大大缩短灭火时间, 这与扑灭煤油火类似.图6给出了添加剂浓度对细水雾扑灭酒精火时间的影响. 从图中可以看出, 随着细水雾中添加剂含量的不断增加, 灭火时间同样呈现出先下降, 而后略微增长的趋势. 对应着最短灭火时间, 添加剂浓度也分别为3. 33%(F1 和6. 67%(F2 . 但是由于酒精燃料闪点远低于煤油, 常温下也保持较大蒸发速度, 因此扑灭酒精火比扑灭煤油火更加困难.加入添加6Fig. 6Extinguishment time of ethanol fires versus masspercentage of additives in water mist剂虽能缩小二者的差距, 但未改变二者之间的灭火相对难易程度.2. 3添加剂对细水雾扑灭木垛火性能的影响图7比较了添加剂对细水雾施加前后木垛火温度变化的影响. 从图中可以看出,木垛火大约需要图7添加剂对细水雾作用下木垛火火焰温度分布变化的影响Fig. 7Flame temperature profiles of crib fires suppressedby water mist with and without additive150s 达到完全燃烧. 细水雾开启后, 火焰温度并未立刻下降, 完全燃烧仍将继续维持10～15s. 此后的燃烧则得到有效抑制, 木垛外表面火焰首先熄灭, 随后内部逐步被冷却、窒息直至火焰完全熄灭. 添加剂对木垛外表面火焰熄灭影响较小, 但加速了其内部火焰熄灭过程, 缩短了整体灭火时间. 与油池火不同, 添加剂对细水雾扑灭木垛火性能提高幅度较小,并且随着细水雾中添加剂含量的不断增加, 灭火时间逐步下降, 并趋于饱和, 如图8所示. 对应着饱和32第1期复合型添加剂增强细水雾灭火性能研究灭火时间, 添加剂最佳浓度分别为13. 33%(F1 和26. 67%(F2 , 并且实验可观察到木垛被一层泡沫覆盖. 图8Fig. 8Extinguishment time of crib fires versus masspercentage of additives in water mist2. 4含添加剂细水雾的灭火机理研究表明, 细水雾的灭火机理主要为冷却吸热, 包括气相冷却吸热与表面冷却吸热, 稀释氧浓度以及衰减热辐射. 对于不同灭火场景, 上述细水雾的三种灭火机理均同时发挥作用, 但主导灭火机理却不尽相同. 加入添加剂后, 由于改变了水的物理化学性质, 必将导致不同机理对灭火的相对贡献发生变化.本实验中添加剂为复合型物质, 其中多种组分均对细水雾的灭火机理产生影响. 添加剂中乳酸钠属于碱金属盐, 在火焰中高温分解出的Na 以蒸气或失去电子的阳离子形式存在. 它可与火焰中的活性自由基H ・、O ・和・O H 发生链式反应[12], 大量消耗燃烧所需的活性基团, 抑制自由基之间的放热反应, 从而将燃烧的链式反应中断, 使燃烧得到抑制. 因此乳酸钠增加了细水雾的化学灭火作用. 根据阿仑尼乌兹反应定律, 化学灭火作用的强弱决定于Na 的摩尔浓度. 本实验中细水雾所含乳酸钠不超过5‰(w/w , 远低于金属钠盐5%(w/w 的最佳浓度值[13], 因此乳酸钠化学灭火作用仅起到辅助细水雾灭火.添加剂中尿素属于受热易分解物质, 温度高于130℃, 即发生分解. 分解产生CO 2、N H 3起到惰性气体灭火作用, 并且吸收大量热, 降低了火焰温度. 因此尿素增强了细水雾的物理灭火作用. 与乳酸钠类似, 细水雾中尿素含量较少, 因此其对物理灭火作用的提高幅度也很有限.而向细水雾中加入少量的氟表面活性剂, 则可以大幅度降低水的表面张力, 如图9所示, 使得水溶液能够迅速在燃料表面铺展开来, 并形成保护膜, 不仅减少了火焰对燃料表面的热反馈, 更为重要的是直接阻止可燃气体的挥发, 将燃料与氧气隔离开来, 达到快速灭火作用. 因此本实验中, 含添加剂细水雾, 但其主导灭从图9中进的2～3倍; 对于(CMC . 这是因为, 对于液体池火, 表面水溶液膜主导细水雾灭火过程. 当细水雾中氟表面活性剂达到临界胶束浓度后, 表面即已形成较为稳定保护膜,继续增加表面活性剂的浓度, 只表现在水溶液内部胶束浓度的增加, 表面性质变化不大[14]. 而对于木垛火, 由表面活性剂形成的保护膜则难以做到完全覆盖木垛表面, 发挥隔离灭火作用. 只有当表面活性剂足够多时, 将木垛覆盖较厚泡沫层后, 添加剂才能有效发挥隔离灭火作用.图9细水雾中氟表面活性剂含量与表面张力及灭火时间之间的关系Fig. 9Relationship between Fluorinated surfactant concentration , surface tension and extinguishment time3结论我们通过模拟实验, 针对三种不同火源类型, 改变添加剂浓度, 研究了自制新型添加剂对细水雾灭火有效性的影响, 得到以下结论:(Ⅰ本次制备的新型复合添加剂有效增强了细水雾的灭火性能. 随着细水雾中添加剂含量的不断增加, 油池火的灭火时间呈现出先快速下降, 而后略42中国科学技术大学学报第36卷第1期复合型添加剂增强细水雾灭火性能研究 [ D ] . 合肥 : 中国科学技术大学 , 2001. 25 微增长的趋势 ,最短灭火时间仅为普通细水雾灭火时间的 1/ 6～1/ 8 ; 而木垛火的灭火时间则表现为平缓下降 ,并趋于饱和 , 灭火时间最大也可缩短 5 倍 . 对应最短灭火时间 , 油池火的最佳添加剂灭火浓度约为临界胶束浓度 ( CMC 的2 ～3 倍 , 而木垛火的最佳添加剂灭火浓度需为临界胶束浓度的 ( CMC 8 ～10 倍 . ( Ⅱ本实验中的添加剂为复合型物质 , 多种组分对细水雾的灭火机理产生影响 . 其中 ,乳酸钠增加了细水雾的化学灭火作用 , 尿素和表面活性剂增强了细水雾的物理灭火作用 . 因此火焰是在物理化学复合作用下熄灭 ,但主导灭火机理是燃料表面的冷却与隔离作用 . ( Ⅲ燃料性质不仅影响普通细水雾的灭火性能 ,也同样对添加剂的增强作用产生重要影响 . 对于油池火 ,添加剂灭火关键是表面活性剂在油面快速成膜 . 而对于木垛火 ,仅表面成膜还难以有效发挥添加剂的隔离灭火作用 . 只有当细水雾中表面活性剂含量足够多时 ,并用较厚泡沫层将木垛覆盖后 ,添加剂才能有效发挥隔离灭火作用 . 参考文献( References [1 ] Ndubizu C C , Anant h R. On water mist fire supp res2 sio n mechanisms in a gaseous diff usion flame [J ] . Fire Safety Journal , 1998 ,31 :2532276. [ 2 ] I Zheng2xin , L IAO Guang2xuan , Q IN J un , et al. CU Experimental investigation of water mist supp ressio n of t he flames stabilized by an o bst ructio n [ J ]. Fire Safety Science , 2001 ,10 ( 3 :1742177. 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 崔正心 , 廖光煊 , 秦俊 , 范志航 . 细水雾抑制障碍物稳定火焰的实验研究 [J ] . 火灾科学 , 2001 , 10 (3 : 1742177. [ 3 ] YAO Bin , L IAO Guang2xuan , FAN Wei2cheng , et al. St udy o n t he supp ressio n of diff usio n flames wit h wa2 ter mist s [ J ] . 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几种表面活性剂对灭火剂性能影响研究
山 东 化 工 收稿日期：２０１９－０８－０１基金项目：国家级大学生创新训练计划项目（２０１８１０４４９０５６）；滨州学院科研基金项目（ＢＺＸＹＧ１８０３）作者简介：张 满（１９９８—），女，山东滨州人，本科在读；通讯作者：曹 青（１９８３—），女，山东济南人，主要从事化工安全及灭火剂研究工作。
几种表面活性剂对灭火剂性能影响研究张 满，曹 青，张连超，吴 楠（滨州学院化工与安全学院，山东滨州 ２５６６００）摘要：为探究碳氢和有机硅表面活性剂对泡沫灭火剂性能的影响，将６种表面活性剂按质量分数３％、６％制备泡沫灭火剂，并测试泡沫灭火剂的表面张力、界面张力、发泡倍数、２５％析液时间、铺展性、灭火性能等性能，以灭火时间为灭火性能判定标准。
结果表明，ＢＳ－１２和ＡＰＧ０８１０泡沫灭火剂表面张力相对较低，３％ＢＳ－１２泡沫灭火剂表面张力为２０．４ｍＮ／ｍ；ＡＰＧ０８１０泡沫性能最好，发泡倍数达到１３，同时２５％析液时间达到７０．６４ｓ；对于铺展性能，Ｋ－１２泡沫灭火剂在环己烷表面铺展迅速，铺展面积大。
灭火实验表明，ＡＰＧ０８１０泡沫灭火剂灭火时间最短，灭火性能最优。
关键词：表面活性剂；灭火剂碳氢；发泡倍数；析液时间；灭火中图分类号：ＴＱ４２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）２１－００１８－０３ 水成膜灭火剂（ＡＦＦＦ）是目前泡沫灭火剂中效果最好的灭火剂［１］，但由于其核心成分为氟碳表面活性剂，对环境造成很大污染，氟碳表面活性剂具有难降解的特点［２］，面对环境污染的严峻性，研究出绿色环境友好型灭火剂至关重要。
国内外针对环境友好型灭火剂已有不少研究［３－５］，但降低灭火剂中氟碳表面活性剂的用量不能从根本上解决关键问题，找不到氟碳表面活性剂的替代品就意味着还有环境问题以及高额成本问题。
而碳氢表面活性剂和有机硅表面活性剂［３］具有易降解、起泡性能好等优点，本文针对碳氢和有机硅表面活性剂对灭火剂性能的影响进行相关的实验研究。
热气溶胶灭火剂用的冷却剂[发明专利]
![热气溶胶灭火剂用的冷却剂[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7615a629fe00bed5b9f3f90f76c66137ef064f50.png)
(10)申请公布号 CN 102229796 A(43)申请公布日 2011.11.02C N 102229796 A*CN102229796A*(21)申请号 201110104391.8(22)申请日 2011.04.26C09K 5/16(2006.01)A62D 1/02(2006.01)(71)申请人杭州华神消防科技有限公司地址310005 浙江省杭州市西湖区三墩镇九房里58号(72)发明人周建国(74)专利代理机构杭州新源专利事务所(普通合伙) 33234代理人李大刚(54)发明名称热气溶胶灭火剂用的冷却剂(57)摘要本发明公开了一种热气溶胶灭火剂用的冷却剂，该冷却剂按质量份采用碳酸盐50～65份、金属氧化物30～48份和硫酸盐1～5份制成。
本发明能够有效降低气溶胶通过喷口的温度，冷却效果非常理想；而且本发明无毒无害，使用绿色环保。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 2 页1.热气溶胶灭火剂用的冷却剂，其特征在于：该冷却剂按质量份采用碳酸盐50～65份、金属氧化物30～48份和硫酸盐1～5份制成。
2.根据权利要求1所述的冷却剂，其特征在于：该冷却剂按质量份采用碳酸盐58份、金属氧化物40份和硫酸盐2份制成。
3.根据权利要求1或2所述的冷却剂，其特征在于：所述碳酸盐是在碳酸锌、碳酸钙和碳酸镁这三种原料中取其中二种或三种配比组成。
4.根据权利要求3所述的冷却剂，其特征在于：所述的碳酸盐是取碳酸锌、碳酸钙和碳酸镁三种原料，且质量百分比为；碳酸锌：15～30％；碳酸镁：45～60％；碳酸钙：10～25％。
5.根据权利要求4所述的冷却剂，其特征在于：所述的碳酸盐是取碳酸锌、碳酸钙和碳酸镁三种原料，且质量百分比为；碳酸锌：20～25％；碳酸镁：50～55％；碳酸钙：20～25％。
6.根据权利要求1或2所述的冷却剂，其特征在于：所述的金属氧化物，是氧化镁、氧化钙、氧化锌或在氧化镁、氧化钙和氧化锌这三种原料中取其中二种或三种配比组成混合物。
热气溶胶灭火剂制备过程的事故树分析与预防
腐蚀性、可燃剂、吸湿性等多个方向的研究。 气溶胶灭火剂属于烟火剂（易燃易爆物），
爆速为数百至数千米每秒。本文针对气溶胶灭 火剂在制备过程中可能出现的火灾隐患进行事 故树分析，并制定相应的防治对策。
1 气溶胶灭火剂的介绍
1.1 气溶胶灭火剂的灭火原理及配方设计 热气溶胶灭火剂作为一种混合药剂，主要由
氧化剂、还原剂、黏合剂、燃速调节剂等构成。 混合药剂引燃后进行氧化还原反应，产生灭火物
(1.Shanghai Coal Detection Technology Co., Ltd, Shanghai ,201401 ) (2. Shanghai Ingersoll Rand Compressor Co., Ltd, Shanghai, 200245)
Key words: preparation of the condensed aerosol ; fire accidents ; system analysis; fault tree analysis ; precaution
S 型相较于 K 型气溶胶有更好的耐腐蚀 性。通过选择不同的实验配方进行灭火实验， 确定了双氰胺作为可燃剂；酚醛树脂作为黏合 剂；六次甲基四胺、镁粉、草酸钾作为调节剂。 调节剂作用是改变气溶胶性能，六次甲基四 胺可以吸收气溶胶灭火剂燃烧时产生的氮氧 化物，对气溶胶灭火剂产物起到消毒净化作 用。镁粉可以控制气溶胶灭火剂的燃烧速度， 使其稳定燃烧。草酸钾可以降低气溶胶灭火 剂燃烧温度，防止温度过高。对硝酸锶和硝 酸钾各配比进行了一系列试验，并采用正交 试验的方法确定黏合剂和调节剂的比重，最 终确定试验配方：硝酸锶 30%~50%，硝酸钾 10%~30%，双氰胺 20%~40%，黏合剂和调节 剂共 10%。 1.2 气溶胶灭火剂的生产工艺
不同粘合剂对燃气发生剂燃烧性能的影响
合 剂 、金 属燃 料及 燃 速调 节剂 等 ，粘合 剂 作 为 推 进剂 的 剂 的燃 温 ，粘 合 剂 等 主 要 组 成 及 其 作 用 基 本 不 变 。聚
粘 弹母 体 ，一般 占推 进 剂 总质 量 的 １０％ ～２０％，其 自身 丁 二烯 类和 聚 醚类粘 合 剂作 为 目前 广 泛应 用 的燃气 发
Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｉｎｄｅｒ；ｇａｓ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ；ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎｄｅｘ；ｆｌａｍｅｏｕｔ ｓｕｒ ｆａｃｅ
Ｏ 引 言
素展 开 了大 量 的研 究 ，并 获 得 了一 定 的成 果 。部 分 研
固体推 进 剂 的燃烧 性 能关 乎 火箭 发 动 机 的 弹道 性 究 者 针对 部 分粘 合 剂 的热 分 解 也 展 开 过 研 究 ，并 得 到
性 能 对推 进剂 的制 造 工 艺 、力 学 性 能 和贮 存 等 有 着 重 生 剂 的主要 类 别 ，为 研 究 对 比两 者 在 燃 气 发 生 剂 燃 烧
关键词 ：粘合剂 ；燃气发生剂 ；压强指数 ；熄火表 面 中 图 分 类 号 ：Ｖ５１２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００６—２７９３（２０１８）０４—０４６２—０５
ＤｏＩ：１０．７６７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—２７９３．２０１８．０４．０１ １
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｂｉｎｄｅｒｓ ｏｎ ｃｏｍ ｂｕｓｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇａｓ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ
能 ，其 宏观 表 征参 数 燃 速 和压 强指 数 直 接 决 定 着 发 动 其 热 分解 动力 学 ，但 有 关 不 同粘 合 剂 对 推 进 剂 燃
不同添加剂对热气溶胶灭火剂灭火效能的影响
不同添加剂对热气溶胶灭火剂灭火效能的影响摘要：本文采用尺寸为1m?的灭火效能测试箱对Fe（C5H5）2（二茂铁）等七种添加剂对热气溶胶灭火剂处理效果的影响进行了探究，在测试过程选择兰利法。
测试箱采用顶部能够打开，底部一角搁置15cm2的正方形油盘，油盘与气溶胶灭火剂之间接近油盘处搁置33cm2的正方形避风板。
研究显示，在热气溶胶发生剂内添入6%的Fe（C5H5）2，能够有效地提升热气溶胶发生剂的灭火性能达29%，灭火效果值高达54.4g/m?。
关键词：添加剂；热气溶胶；灭火剂；灭火效能；影响1.据调查研究表明在热气溶胶灭火剂中加入催化剂能提升热气溶胶发生剂的灭火效能。
在本实验中，我们使用1m×1m×1m的灭火测试箱进行实验，通过对比实验，找到了可以有效提升热气溶胶发生剂灭火性能添加剂。
含催化剂的热气溶胶发生剂1.1添加剂的选用通过前期研究，我们选择七种物质作为反应剂：KIO3、Fe（ClO4）2?6H2O、Mn（ClO4）2?6H2O、KMnO4、K2Cr2O7、Fe（C5H5）2、Fe（CH3COCHCOCH3）3。
上述七种物质中，前五种为氧化剂，Fe（C5H5）2是催化剂，Fe（CH3COCHCOCH3）3是可燃剂。
1.2添加催化剂的热气溶胶发生剂的配方基于高效绿色的热气溶胶发生剂，我们选择KNO3为氧化剂、采用K3C6H5O7?H2O为可燃剂配备热气溶胶发生剂，结合零氧平衡得知：先把KNO3与K3C6H5O7?H2O碾碎后进行60目筛，然后根据表1中的配比，分别配备含添加剂为5%的气溶胶发生剂500克，保存在干燥容器内备用。
2.灭火效能测试方式2.1气溶胶灭火效果测试箱对所选择的1m?气溶胶灭火性能测试箱加以改造，使用的测试箱由六个1㎡的正方形钢板连接形成。
顶部能够打开，便于在每次进行灭火效能测试后除烟。
在顶部和侧面之间设置密封条，由此确保在灭火效能测试环节箱中的气溶胶不泄露。
受限空间中化学活性超细粉体的全淹没灭火性能
受限空间中化学活性超细粉体的全淹没灭火性能王婷;吕岳;杨博;王信群【摘要】在容积为1.5 m3的受限空间中开展超细ABC粉体全淹没灭火性能研究,测量施加超细粉体后火焰温度变化及火灾抑制、熄灭全过程,探究灭火剂充装压力、灭火剂用量等参数对灭火效果的影响.研究表明,充装压力从0.8 MPa增加到1.2 MPa时,灭火时间从5 s减少到3s,因而提高充装压力可改善喷射效果,改善灭火性能.通过驱动氮气、超细粉体的耦合作用及单纯驱动气体灭火相比较,证明驱动氮气对火灾抑制、熄灭的作用忽略不计,但驱动气体对提高超细ABC粉体与火焰相互作用的进程起到至关重要的作用.两组工况下的火焰未能全部熄灭,但其中一组工况喷射灭火剂,其火焰燃烧强度得到显著抑制.【期刊名称】《工业安全与环保》【年(卷),期】2016(042)008【总页数】4页(P14-16,38)【关键词】超细粉体;受限空间;全淹没灭火【作者】王婷;吕岳;杨博;王信群【作者单位】中国计量学院质量与安全工程学院杭州310018;中国计量学院质量与安全工程学院杭州310018;中国计量学院质量与安全工程学院杭州310018;中国计量学院质量与安全工程学院杭州310018【正文语种】中文化学活性超细粉体粒径小且弥散性较好、比表面积较大，具有单个粒子质量小沉降速度慢的显著特点，与传统干粉灭火剂相比，呈现出较强灭火能力[1-2]。
国内外诸多学者对超细微粒灭火剂灭火性能影响因素做了大量研究。
其中周晓猛等[3]研究了超细化及表面改性碳酸氢钠粉体的灭火性能，得出超细化后碳酸氢钠粉体粒径分布更加均匀，表面改性后超细粉体灭火时间减少1/5～2/3；况凯骞等[4]对比3种粉体的灭火性能，得出粉体粒径和颗粒表面形态对灭火性能有很大影响；王立等[5]对比其制备的两种干粉灭火性能，得出粒径较小和高温下良好的热分解特性使超细氢氧化镁粉体具有更优的灭火性能；杨冬雷等[6]将细化后的BC粉体与未细化的BC粉体灭火效果相比，发现细化后粉体灭火性能优于未细化粉体，且侧面施加灭火剂的方式优于从底部施加等；殷志平等[7]对ABC干粉进行超细化和表面改性，得出灭火剂粒径在小于4.11 μm时，能够在空中滞留15 min以上，且灭火剂质量浓度随着灭火剂的平均直径的减小而减小；唐聪明等[8]利用超音速气流粉碎机将粉体超细化并利用甲基含氢硅油对粉体进行表面处理，得到了平均粒径为7.28 μm、流动性及疏水性等性能都较优的超细磷酸铵盐，由灭火实验表明处理后的灭火剂灭火效率增加。
气溶胶灭火技术的研究现状和发展趋势
·产品信息·气溶胶灭火技术的研究现状和发展趋势刘玉海,张文超,潘仁明,周晓猛(南京理工大学化工学院,江苏南京 210094)摘要:本文简要介绍了气溶胶灭火技术的灭火机理,对目前国际上研制的气溶胶灭火技术进行了分析和评述,在此基础上对气溶胶灭火技术的发展趋势进行展望,并指出作为绿色消防手段之一的气溶胶灭火技术符合时代和环保要求,特别指出发展水基热气溶胶灭火技术是符合我国国情的。
关键词:灭火剂;气溶胶;哈龙替代;火灾引言哈龙灭火剂具有灭火效率高、速度快、不导电、无残留、适用范围广等诸多优点,数十年来在灭火剂领域占据主导地位。
但由于其严重破坏大气臭氧层及自身具有一定的毒性,已在全世界范围内遭到禁用[1]～[3]。
寻求不破坏大气臭氧层、灭火高效、无毒无害的哈龙灭火剂替代品及替代技术,已成为各国科学家近来研究的热点。
作为新型消防灭火手段的气溶胶灭火技术,由于灭火机理独特,可在许多场合代替哈龙灭火剂,因而得到了迅速发展。
通常所说的气溶胶是指以空气为介质、以固态或液态的微粒为分散相的胶体体系。
由于气溶胶具有与气体物质非常相似的流动扩散特性和绕过障碍渗入微小空间的能力,使气溶胶用于灭火成为可能[4]。
当某种气溶胶对火灾燃烧有强烈的抑制作用,并且对被保护对象及环境无毒、无害、无其它不良作用时,即可用来作为一种灭火介质。
灭火气溶胶的分散相通常为水汽、金属氧化物(如:Na2O、K2O、M g O等)、NaHCO3、NH3H2PO4等,分散介质为CO2、N2等惰性气体。
众所周知,可燃物的燃烧必须具备三个要素:温度、氧气以及可产生链连锁反应的自由基。
灭火气溶胶可以分别或同时以物理、化学、水雾降温三种方式来灭火,即以降低空气中氧浓度来“窒息灭火”;以切断火焰反应链,破坏火灾现场的燃烧条件,降低自由基浓度,抑制链式燃烧反应的化学方式灭火;通过降低燃烧温度来灭火[5]。
现阶段,国内外研究人员对各类气溶胶及其应用技术进行了大量卓有成效的研究,取得了不少成果。
超细粉体灭火介质的表面特性及灭火性能
超细粉体灭火介质的表面特性及灭火性能周晓猛;姜丽珍;陈涛【摘要】首先采用一定的超细化方法和表面改性方法,对粉体进行超细化和表面改性处理;其次,选择XT30 ESEM-TMP环境扫描电镜,对碳酸氢钠超细粉体进行表面结构特性的观察和研究,探讨尺寸改变以及采用一定表面改性处理对灭火介质表面结构的影响规律;最后,通过灭火试验平台,对不同粒径的碳酸氢钠超细粉体的灭火性能进行研究,探讨粒径改变对灭火效率的影响.试验结果表明,采用超细化方法和表面改性方法,可以大幅度改善粉体的表面特性,减轻超细化处理后粉体易团聚的缺陷;同时,粉体的灭火性能也得到了大幅度提高.【期刊名称】《燃烧科学与技术》【年(卷),期】2009(015)003【总页数】5页(P214-218)【关键词】灭火性能;哈龙;超细粉体;表面改性;表面特性【作者】周晓猛;姜丽珍;陈涛【作者单位】中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥,230026;南开大学环境科学与工程学院,天津,300071;南开大学环境科学与工程学院,天津,300071;公安部天津消防研究所,天津,300381【正文语种】中文【中图分类】TQ569干粉灭火剂具有灭火速度快、基料来源广泛、价格低廉、对人畜无毒或低毒、对环境影响小、适用范围广等特点,因此在当今灭火介质市场占有相当重要的地位[1].但目前广泛使用的干粉灭火介质颗粒通常在10～75 μm，该粒径粉体的弥散性相对较差、比表面积较小，且单个粒子的质量较大，沉降速度快，导致其捕获自由基或活性基团的能力有限，故灭火能力受到了很大的限制[2].因此，制备能在燃烧空间分散均匀且具有强表面吸附活性的超细粉体是提高干粉灭火介质灭火能力的一种有效途径,也是干粉灭火介质的一个必然发展方向[3-4].由国内外对于粉体灭火介质的研究成果可知,同一类型的干粉灭火介质，灭火效能与颗粒大小成反比，超细粉体(微米级)的灭火效能是普通干粉的6～10倍.因此，超细粉体的研究在近几年成为粉体灭火技术的研究热点[5]，例如：美国建筑与火灾科学实验室采用红外光谱分析样品的化学结构，对超细碳酸氢钠灭火剂储存稳定性进行研究；Sumner[6]发明了一种以钠、钾金属的音位变体盐作为主要成分的粉末灭火剂，并且证明了该类灭火剂具有高效的灭火效能；俄罗斯埃波托斯有限公司研制开发出了超细干粉自动灭火器，并研究了灭火时间、保护面积与使用环境温度之间的关系[7];国内南京理工大学的潘仁明等[8-9]开展了关于超细粉体的制备、性能表征和应用等各方面的研究.但整体而言，对于亚纳米量级的超细粉体灭火介质的表面特性和微观作用机理的认识尚有很大不足，有待进一步的深入研究[10].超细粉体粒子具有不稳定性,尤其当颗粒尺寸达到亚纳米量级时,颗粒已不再是惰性体,而是能供给电子和捕获电子的活性体.由于超细粉体微粒结构上的特点，其化学活性很高；又由于超细粉体微粒巨大的表面自由能,微粒极易聚合,形成软团聚或硬团聚[11-12].因此，针对超细粉体表面结构特性的研究对粉体灭火剂有重要的影响[13-14].本文首先采用行星式球磨机，制备出不同粒径的超细微粒碳酸氢钠灭火剂，并且对其进行乳化改性；其次，选择XT30 ESEM-TMP环境扫描电镜，对各种碳酸氢钠超细粉体灭火介质进行表面结构特性的观察和研究，探讨尺寸改变和采用一定表面改性处理对灭火介质表面结构的影响规律；最后，通过灭火试验平台，对不同粒径的粉体灭火介质的灭火效率进行测量，研究粒径变化和表面改性对灭火效率的影响规律.1 超细粉体的制备和改性碳酸氢钠是一种常用的粉体灭火介质，本文选其作为研究对象，研究超细化过程对其表面特性的影响.根据碳酸氢钠干粉灭火介质的物理化学性能，本研究选用QM 行星式球磨机，对原料进行超细化处理，制备出不同粒径的超细微粒碳酸氢钠灭火剂，然后对其进行乳化改性，制备出可以稳定存在的超细粉体灭火介质.表1为本文中采用的超细粉体灭火介质的配方.表1 超细微粒灭火剂的配方物料名称质量分数/%碳酸氢钠干粉灭火剂92助流剂3助磨剂3抗絮凝剂22 试验装置本文采用XT30 ESEM-TMP环境扫描电子显微镜对常用的碳酸氢钠、超细处理的碳酸氢钠、改性的超细碳酸氢钠的表面特性进行测量，通过对测量结果的比较，可以观测出粉体的超细化以及表面改性处理对其表面特性的影响规律.表面改性处理选择高剪切乳化分散机作为表面改性设备，将超细微粒灭火剂颗粒均匀分布在有机溶剂中，从而达到将改性剂均匀包覆到颗粒表面的目的.灭火试验所用的装置如图1所示，灭火试验在3.0 m ×3.0 m× 3.0 m 有机玻璃构成的密闭空间中进行，在扑救油类火的试验中，油盘直径为0.34 m，放置在喷嘴下方的中央位置，燃料选为煤油火，喷嘴位于油盘的正上部，离油盘的距离为2.85 m，3根热电偶均匀布置在油盘上部，每两根热电偶中间的间隔为0.1 m.同时，利用数码摄像机(Sony公司生产，DCR-SR200E型号)对熄灭火焰的动态过程进行实时记录，依据火焰变化的录像图片定量测量火焰熄灭所需要的时间图1 超细粉体灭火装置示意3 结果和讨论3.1 超细化处理对粉体表面特性的影响图2和图3分别为常规碳酸氢钠干粉在扫描电镜下放大1 000倍和3 000倍时的形态.从图2中可以看出,常规使用的碳酸氢钠干粉粒径分布非常不均匀，且颗粒形状千差万别.比较图3中的比例尺可以看出,平常使用的碳酸氢钠粉体的总体粒径大部分在10 μm以上，且不同颗粒的粒径差别比较大.图3中的片状颗粒,是在制备常规碳酸氢钠粉体灭火剂时，在碳酸氢钠中加入的一些添加剂，目的是增加其抗潮、抗结块能力，改善其流动性、斥水性等.图放大1 000倍的常规碳酸氢钠颗粒形图放大3 000倍的常规碳酸氢钠颗粒形图4与图5为超细化未进行表面改性的碳酸氢钠颗粒在扫描电镜下放大1 000倍和10 000倍时的表面形态.由图4与图5可见,超细化处理后的碳酸氢钠粉体和超细化之前相比，粒径分布更加均匀，颗粒形状更加不规则，粒径的尺度和粉碎前相比，下降了5倍以上.由理论分析可知，超细化的粉体吸附自由基的能力和弥散性能会大幅度提高，灭火效率也相应随之提高图放大1 000倍的超细粉体碳酸氢钠颗粒表面形图放大10 000倍的超细粉体碳酸氢钠颗粒表面形3.2 表面改性对超细粉体表面特性的影响将表面改性的超细粉体和未进行表面改性的超细粉体分别放置一定时间，然后采用扫描电镜进行测量.由图6可知，未经表面改性处理的超细碳酸氢钠粉体颗粒在放置一段时间以后，其横向尺寸和纵向尺寸和刚刚制备的超细粉体相比，粒径有了较大幅度的增加，这说明颗粒发生很强的团聚作用.由图7可知，经过图放大10 000倍时,未经改性处理的超细碳酸氢钠粉体颗粒的表面形图放大20 000倍时,改性处理后的超细碳酸氢钠粉体颗粒的表面形态面改性的超细粉体放置一段时间后，和没有进行表面改性的超细碳酸氢钠粉体相比，不仅粒径增加幅度较小，且晶体表面布满了茸毛状的突起，形状更加不规则.这些突起进一步增大了粉体颗粒的比表面积，捕获燃烧链中的自由基的几率增大，因而表面改性的超细粉体具有更好的灭火效能3.3 粒径和表面改性对超细粉体灭火效率的影响通过图1中所示的试验装置，分别对图2所示的常规碳酸氢钠灭火粉体、图6所示的没有经过表面改性的超细碳酸氢钠粉体以及图7所示的经过表面改性的超细碳酸氢钠粉体的灭火效率进行了研究；图8为不同压力下，不同形态碳酸氢钠粉体对应的灭火时间；图9为经过表面改性的超细粉体在0.4 MPa释放压力下，火焰的动态变化过程.由图8可知，在不同释放压力下，超细碳酸氢钠粉体比未超细化的普通碳酸氢钠粉体灭火时间平均减少4～8 s，灭火效率提高1.5～2.0倍.这说明小粒径颗粒具有更为优良的灭火性能.这是因为普通的粉体灭火剂颗粒弥散性相对较差，比表面积也相对较低, 此外，普通的粉体粒径分布也不均匀，单个粒子的质量较大, 沉淀速度很快，且粒子受热分解的速率较慢, 导致其捕获自由基或活性基团的能力有限,故其灭火能力也就十分有限.对比表面改性和未进行表面改性的超细粉体灭火介质的灭火效率发现，表面改性后的粉体灭火时间减少1/5～2/3，这是因为放置一段时间以后，未改性的超细粉体发生了较为严重的团聚现象，而经过表面改性的超细粉体颗粒有着较强的抗团聚性能，且颗粒粒径分布也更为均匀，有效灭火粒径的比例较大.由图9可以反映出，在超细干粉施加的过程中，煤油火火焰会在短时间内忽然变大，然后迅速被控制住，直至熄灭.图8 不同形态碳酸氢钠粉体在不同释放压力下的灭火时间(a) 0 s (b) 0.5 s (c) 2 s (d) 4 s (e) 6 s (f) 熄灭图9 表面改性的超细干粉熄灭煤油火的动态过程4 结论(1) 和普通粉体相比，超细化处理后的碳酸氢钠粉体和超细化处理之前相比，粒径分布均匀了很多，故在灭火过程中，超细粉体的分散均匀性和常规粉体相比有较大提高;但未经表面改性处理的超细粉体在放置一段时间以后，超细粉体的粒径有较大幅度的增加，团聚现象严重;而采用本文所示方法进行表面改性处理之后，团聚现象大为减轻，表面结构更为不规则，捕获自由基的能力有所增强.(2) 表面改性的超细碳酸氢钠粉体比未经表面改性处理的超细碳酸氢钠粉体灭火时间减少了1/5～2/3，这是因为表面改性后的超细粉体有着较好的抗团聚性能，故和未经表面改性处理的超细粉体相比，有着较大的比表面积，更利于捕获自由基，切断燃烧链反应，且受热快速分解，空气中悬浮时间长，粉体粒径分布也更为均匀，故灭火效率有较大的提高.参考文献:[1] 刘玉海, 周晓猛，潘仁明.“哈龙”替代物的现状和发展趋势[J].爆破器材，2001， 30(4): 30-34.Liu Yuhai, Zhou Xiaomeng, Pan Renming. 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含添加剂细水雾熄灭K类火灾的实验
含添加剂细水雾熄灭 Ｋ 类火灾的实验研究
朱 鹏１ ，刘惠平１ ，徐凡席２ ，周 波１ ，刘章蕊１ （ ） 上海应用 技术 学院 ， 上海 ２ 上海 纽 特 消防 设 备 有限 公 司 ， 上海 ２ １． ０ １ ４ １ ８； ２． ０ ０ ４ ３ ４
实验研究 碱 性 盐 及 其 与 表 面 活 性 剂 复 配 作 为 细 水 摘 要 ： 雾添 加 剂熄 灭 Ｋ 类 火灾的 灭 火性 能 ， 重 点 探讨 表面 活 性 剂 结构 对 细 水 雾 灭 火性 能 的 影 响 。 结 果 表 明 ： 碳 酸 钾、 醋酸钾等弱碱 性 盐 类 在 添 加 量较 高 时 ， 可作为添加剂快速有效地熄灭食用油 火； 在 低 浓 度 醋酸 钾 水 溶 液 中 添 加 单 一 表 面 活 性 剂 ， 灭火性能 显 著增强 ， 且 表面 活 性 剂 的 疏 水 碳链 及 亲 水 链 长 度 对 灭 火 性 能 有 重 要 影响 ； 在 低 浓 度 醋酸 钾 水 溶 液 中 添 加 二 元 复 配 表 面 活 性 剂， 由 于 表面 活 性 剂 的 协 同 效 应 ， 可使细水雾的灭火性能进一 步提高。 关键词 ： 细 水 雾 ；Ｋ 类 火 ；添 加 剂 ；表面 活 性 剂 中图分类号 ： Ｘ ９ ２ ４． ４， ＴＱ ５ ６ ９， ＴＱ ４ ２ ３ 文献标志码 ： Ａ （ ） 文章编号 ： １ ０ ０ ９－０ ０ ２ ９ ２ ０ １ ２ １ ０－１ ０ ８ １－０ ４
笔者首先考察了碳酸钾和醋酸钾作 为 细 水 雾 添 加 剂 的 灭 实验结果分别如图 ２ 和图 ３ 所示 。 火性能 ， 从图中可以看出 ， 无论是对于 碳 酸 钾 还 是 醋 酸 钾 ， 随 着添加量的增加 ， 碱性逐渐增强， Ｈ 值也随之逐渐升高 ， ｐ 这有利于皂化反应的进行 ， 因此灭 火 时 间 也 随 之 缩 短 ， 特 这一变化趋 势 非 常 明 显 ， 但当质量 别是质量分数较低时 ， 分数超过 ２ 灭火时间随质量分数增加不再有明 ０％ 以后 ， 使用单纯的碳酸钾或醋酸钾作为细水雾 显减少 。 可见 ， 添加量控制在２ 添加 添加剂灭食用油火时 ， ０％ 比较适宜 ， 量继续增加灭 火 性 能 也 不 会 有 太 大 的 改 善 ， 反而会使成 本增加以及灭火剂对设备的腐蚀性增强 。
细水雾灭火添加剂的选择与实验研究
项A
B
C
D
E
F
G
H
目
位级( 添加量/ g)
1 1( 0) 1( 0) 1( 0) 1( 0) 1( 0) 1( 2) 1( 20) 1( 0)
2 1( 0) 3 1( 0) 4 1( 0) 5 1( 0) 6 1( 0) 7 1( 0)
1( 0) 2( 20) 2( 40) 2( 40) 2( 4) 1( 0) 3( 40) 3( 80) 3( 80) 3( 8) 2( 40) 1( 0) 1( 0) 2( 40) 2( 4) 2( 40) 2( 20) 2( 40) 3( 80) 3( 8) 2( 40) 3( 40) 3( 80) 1( 0) 1( 2) 3( 80) 1( 0) 2( 40) 1( 0) 3( 8)
关键词: 细水雾; 添加剂; 正交设计 中图分类号: T Q 569, T U 89, X932 文 献标识码: A 文章编号: 1009- 0029( 2007) 02- 0189- 03
随着 1991 年《关于臭氧层物 质的蒙特利尔议 定 书》在伦敦的修订, 哈龙灭火剂由于破坏大气臭氧层而 逐步被淘汰, 世界各国纷纷开始寻找哈龙灭火剂的替 代物。细水雾由于其清洁、高效、稳定、对环境友好、成 本相对较低等优点成为哈龙灭火剂的主要替 代物之 一。细水雾灭火技术发展到现在已经比较成熟和完善, 国内已制定了相应的设计、施工、验收等技术标准, 细 水雾灭火系统逐步进入广泛的实际应用阶段, 在一些 规定的特殊场合必须使用细水雾灭火系统。国内外对 含添加剂细水雾灭火技术进行了研究, 笔者通过对细 水雾灭火添加剂的原理和分类分析, 探讨不同火灾场 景下细水雾复合添加剂的选择。 1 细水雾添加剂的种类
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2006年1月第8卷第1期中国工程科学Engineering ScienceJan .2006Vol .8No .1研究报告[收稿日期] 2004-10-09[基金项目] 国家重点基础研究发展计划(九七三)资助项目(2001CB409600)[作者简介] 周晓猛(1975-)男,山东济宁市人,中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室博士研究生组分含量对水基热气溶胶灭火剂燃速影响规律的研究周晓猛1,廖光煊1,潘仁明2(1.中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥 230026;2.南京理工大学化工学院,南京 210094)[摘要] 水基热气溶胶灭火剂是以替代哈龙为目的而研制的新一代灭火剂。
通过水基热气溶胶灭火剂在燃烧器中燃烧,产生以水蒸气和惰性气体为主体的气溶胶灭火介质,经冷却后,排放到被保护空间,对火灾实施有效扑救。
因此,水基热气溶胶灭火剂在燃烧器中的燃烧速度,对其灭火效率有重要影响。
研究了硝酸钾、催化剂(caty1)、水分、淀粉等组分含量对水基热气溶胶灭火剂的平均质量燃速的影响规律。
[关键词] 灭火剂;气溶胶;哈龙;替代物;燃烧速度[中图分类号]X932 [文献标识码]A [文章编号]1009-1742(2006)01-0072-051 前言由于哈龙灭火介质对大气臭氧层的破坏作用,联合国通过了一系列公约对其进行限用或禁用[1,2]。
气溶胶灭火剂是为替哈龙灭火介质而开发的新一代灭火剂[3,4]。
已经产业化的气溶胶灭火剂如EBM 、气龙等,在灭火时产生的灭火介质中由于含有大量的碱金属氧化物固体颗粒,其灭火介质具有能导电、易腐蚀等缺陷[5～8]。
为了克服气溶胶灭火剂的这些不足,作者所在的气溶胶研究小组开发了一种称之为水基热气溶胶的新型灭火剂,此灭火剂产生的灭火介质中不仅水汽质量分数在50%以上;而且不含碱金属氧化物固体颗粒(固体颗粒质量分数低于1.0%[9])。
由于水汽在灭火过程中不仅对火灾具有窒息作用,还可以通过汽化吸收热量—冷凝释放热量—再汽化吸收热量—再冷凝释放热量的循环过程分散热量,降低火场局部温度[8],因此,水基热气溶胶灭火剂不但具有传统气溶胶灭火剂灭火高效的长处,而且具有无污染,无腐蚀等优点,故广泛应用。
水基热气溶胶灭火剂的灭火效率主要由2个因素决定:一为灭火浓度,它反映了灭火剂产生的灭火介质灭火能力;二为灭火介质的释放速度,即灭火剂燃烧速度,它反映了灭火剂产生的气溶胶灭火介质在着火空间达到灭火浓度所需的时间[10,11]。
然而,如果水基热气溶胶灭火剂的燃烧速度过快,燃烧器中由于燃烧产生的惰性气体不能及时释放而压力急剧升高,达到一定程度后就会发生爆炸。
为了选择水基热气溶胶灭火剂在燃烧器中适宜的的燃烧速度,作者研究了硝酸钾、催化剂(caty1)、水分、淀粉等组分含量对水基热气溶胶灭火剂的平均质量燃速的影响规律。
2 实验1.1 实验样品实验用水基热气溶胶灭火剂为红褐色粉状混合物,由主氧化剂、可燃物、催化剂、燃速调节剂及少量水分组成,平均粒径在150μm 以下。
氧系数是指实际存在的氧化剂(元素O )量与被氧化组分(可燃物)经燃烧氧化成最终产物时所需的氧化剂(元素O )量之差。
对水基热气溶胶灭火剂而言,氧化性元素为O ,可燃元素为C ,H ,N 和金属元素。
为了将在燃烧过程中产生的不完全燃烧产物,如CO ,NO 等量降低到最小,配方中各组分氧系数之和设计为零,也就是说金属元素转化为全价氧化物,C ,H 分别转化为CO 2和H 2O ,N 转化为N 2时,不存在多余或不足的氧量。
1.2 实验装置与测试方法1)实验装置由点火启动器、计时器、燃烧器、点火具等组成,燃烧测量装置如图1所示。
利用该装置可测定燃速和记录观察实验现象。
实验用的点火具与燃烧器的形状尺寸有良好的匹配关系,点火具能瞬间全面点燃灭火剂。
在点火瞬间由计时器记录燃烧时间,并由此推算灭火剂的平均质量燃速。
图1 燃烧测量装置图Fig .1 The combustion measure devise 2)灭火装置中燃烧器结构如图2所示。
图1图2 全尺度灭火装置中燃烧器结构图Fig .2 Burner construction in full -scalefire extinguishing device所示燃烧测量装置中的燃烧器结构和图2中全尺度灭火装置使用的灭火器有较好的相似性。
例如:水基热气溶胶燃烧过程中产生的液态产物都可以由沟槽排出,燃烧过程比较稳定,起始段和结束段燃烧速度基本相同。
因此,燃烧速度的测量结果可真实反映灭火过程中的燃烧速度。
1.3 实验方案及相关条件1)测定w (KNO 3)对水基热气溶胶灭火剂燃烧速度影响实验条件如下:初温10℃;试样100.0±0.5g ;燃烧器为圆筒型,尺寸见图3;秒表计时,精确度为±0.01s ;点火装置由NGI -1型点火具、导线和电源组成。
2)测定w caty l 对水基热气溶胶灭火剂燃烧速度影响实验条件:w caty l =0.5%～2.0%;灭火剂由w 氧化剂=83.0%(包括KNO 3);w 可燃物=16.8%(包括淀粉)和w (H 2O )=0.2%组成。
其他条件同1)。
3)测定w (H 2O )对水基热气溶胶灭火剂燃烧速度影响实验条件:w (H 2O )=0～0.58%;w catyl =0;其他条件同2)。
点火电压6V ;w (KNO 3)=0～77.7%图3 燃烧器结构图Fig .3 Burner co nstruction in combustionmeasure device 4)测定w 淀粉对水基热气溶胶灭火剂燃烧速度影响实验条件:w catyl =0;其他条件同2)。
2 实验结果与讨论2.1 KN O 3的加入量对水基热气溶胶灭火剂平均质量燃速的影响图4是不同KNO 3含量配方中灭火剂平均质量燃速实测值。
燃速每点平行测3次,取平均值。
由图4可知,随着KNO 3含量增加,水基热气溶胶灭火剂的燃速总体上呈上升趋势,当w (KNO 3)在0～58.59%范围内变化时,对燃烧速度影响不敏感;当w (KNO 3)在58.59%～79.62%范围内变化时,随KNO 3含量的微量增加燃速急剧增大。
实验中可以观察到当灭火剂中加入KNO 3后,在燃烧过程中灭火剂表面有液态物质生成,并均匀地覆盖在燃烧表面上。
理论分析可知液态物质是由73第1期周晓猛等:组分含量对水基热气溶胶灭火剂燃速影响规律的研究图4 KNO3含量与对应灭火剂的燃速关系曲线Fig.4 The relation curve betw een combustionrate and concentration of KNO3K2O和KOH组成的混合物,反应式为[12,13]KNO3+Fuel※K2OK2O+H2O※KOH 在高温燃烧的条件下,K2O和可燃物分解产物可进行下列反应[14]:K2O+C※CO+2K+2K2O+C※CO2+4K+ 这些反应均为吸热反应,故由K2O和KOH组成的混合物覆盖在燃烧面上能使火焰温度降低,并减少已经汽化的可燃烧分子裂解成自由基的能量,抑制燃烧反应。
同时,由表1可知,随KNO3的加入,灭火剂的活化能降低,故燃烧反应随KNO3含量增加又呈现加快趋势。
当KNO3含量较低时,由于液态物质生成量很小,故加快作用强于遏制作用,因此灭火剂的燃烧速度随KNO3含量增加而上升;当KNO3含量达到一定量时,K2O和KOH 组成的混合物对燃烧的强烈遏制作用占踞主导地位,故灭火剂的燃烧速度随KNO3增加而下降;但当KNO3含量进一步增加时,灭火剂初期的快速燃烧反应使生成的液态物质不能在燃烧面上形成积累,从而没有形成对燃烧反应的抑止作用,故此时燃速随KNO3含量增加而增加。
表1 KNO3加入量和活化能间的关系Table1 The KNO3content andco rrespo nding active energy试样123 w(KNO3)/%18.0946.3567.55活化能/kJ·mol-1151.0191.2848.052.2 催化剂对燃速的影响图5是催化剂(caty1)含量与燃烧速度之间的关系曲线。
其中,每个燃烧速度数据重复测量3次,取平均值。
由图5可知w caty为0%～1.0%范围内时,燃烧速度随caty1含量的增加而上升,当w caty1在1.0%～2.0%范围内时,燃烧速度随caty1含量的增加而下降。
图5 caty1含量与对应的灭火剂燃速曲线图Fig.5 The relation curve between combustionrate and catalyzer content水基热气溶胶灭火剂是由颗粒状的氧化剂和还原剂组成的自身含氧的固体燃烧剂,与复合推进剂相比,其组成、燃烧特性极为相似。
为此作者借助复合推进剂的燃烧模型来分析提高水基热气溶胶灭火效率的基本途径。
美国科学家Summerfield在分析复合推进剂组成特征和燃烧特征的基础上,提出了复合推进剂的GDF燃烧模型,并建立了复合推进剂线形燃速与压力p之间的关系式[15]:1/r=a/p+b(d)/p1/3(1)其中:a为化学反应时间参数,与推进剂的性质有关。
b(d)值大小反映了扩散火焰的扩散混合速度对燃速的控制程度,与推进剂的粒度有关。
表达式分别如下:a=ρp R u T gM g×c s(T s-T0)-Q sλg(T g-T s)B·ex p(-E g/R u T g)1/2(2)b(d)=μ1/3ρpR u T gM g5/6×c s(T s-T0)-Q sλg(T g-T s)(p0D g0)1/2(3)其中D g0为标准大气压下气体扩散系数的平均值; p0为标准大气压;T0为标准温度;C s为比热; Q s为灭火剂汽化时净放热量[16]。
由式(1),式(2)和式(3)可知,采用以下74中国工程科学第8卷途径将有利于燃速的提高:a .提高灭火剂导热系数和增加反应放热量;b .降低反应活化能;c .降低热容,增强气相燃烧反应向固相的热反馈。
作者采用催化剂的主要成分是铝粉和Fe 2O 3。
增加铝粉含量可以提高灭火剂的导热系数,增加反应放热量,故灭火剂燃烧速度有随铝粉含量增加而上升的趋势;Fe 2O 3通常在水基热气溶胶灭火剂配方中作为正催化剂使用,它一方面降低了复合推进剂的反应活化能,另一方面提高了反应过程中的热反馈,故Fe 2O 3对灭火剂燃烧也有增强作用[17]。
然而,当在灭火剂组分中加入铝粉和Fe 2O 3时,灭火剂燃烧生成的液态残液不仅变得粘稠,且量也增加。
由于灭火剂燃烧表面的液态残液会减少气相反应向固相的热反馈,所以燃烧速度又随铝粉含量增加而下降。