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细水雾喷嘴在高压细水雾灭火系统中应用


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细水雾喷嘴在高压细水雾灭火系统中应用
在我国, 高压细水雾灭火系统在近年来得到重视和应用。细水雾技术最早用 于其他领域,如农业的喷灌、气象的人工造雾等。在上个世纪 9 0 年代后,我 国开始了细水雾在消防中的研究,并取得了突破,成功地开发了高压细水雾灭火 系统。它通过细水雾喷嘴能产生雾滴粒径在 4 0 至 2 0 0?m 之间的细水雾,可 用于特殊场所的灭火,替代卤代烷灭火系统。 高压细水雾灭火系统通常是由细水雾喷嘴、连接管道、贮压钢瓶单元或连续 压力泵单元 ( 装置 ) 组成。 钢瓶系统是由喷嘴、 连接管道和管件、 气动控制阀、 单向阀、集流管、储水容器、储气容器及探测器、报警控制器等部件组成。钢瓶 系统采用的硬件和运行过程类似于气体灭火系统。 但钢瓶系统在水量提供的时间 和费用上不如泵系统,采用完整的或独立的钢瓶装置主要取决于所需钢瓶的数 量 。 细水雾喷嘴是系统中最为关键的部分。用于消防系统的主要有螺旋式喷头、 撞击喷头、离心雾化喷头等,而国内生产的细水雾喷头喷雾粒径一般大于 400urn(Dv0.9>400um),由于喷雾粒径大、喷雾动量小而限制其应用。 细水雾喷嘴是在一定的工作压力下,通过旋转、撞击和射流等机械方式,将 气一水两相流体进行物理性雾化的喷射部件、控制阀是系统启动、停止及循环操 作的实施部件。 控制阀可激活各种气动钢瓶装置, 然后由控制钢瓶激活不同配置 的从动钢瓶。 控制阀的功能主要有: 接收控制器的信号、 控制系统的供气和供水、 手动应急操作功能以及能反馈控制阀的启闭状态和储气容器压力。 一、细水雾的灭火机理及应用:
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细水雾灭火系统成功的关键,是增加单位体积水微粒的表面积。水微粒子雾 化以后,即使同样体积的水,也可使总表面积增大。而表面积的增大,更容易进 行热吸收,冷却燃烧反应。吸收热的水微粒容易汽化,体积增大约 1700 倍。由 于水蒸汽的产生,既稀释了火焰附近氧气的浓度,窒息了燃烧反应,又有效地控 制了热辐射。 可以认为, 细水雾灭火主要是通过高效率的冷却与缺氧窒息的双重 作用。 二、细水雾喷嘴: 细水雾喷嘴,是含有一个或多个孔口,能够将水雾化的装置,它是系统中最 为关键的部件。细水雾喷嘴产生水微粒的原理为下列五种方式之一,液体以相对 于周围的空气很高的速度被释放出来, 由于液体与空气的速度差而被撕碎为水微 粒子;液体流碰到固定的表面,因碰撞产生水微粒子;两股组成类似的水流相互 碰撞,每股水流都形成水微粒子:液体振动或电子粉碎成水微粒子(超声波和静 电雾化器);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 (突发液体喷雾器) 细水雾的灭火能力更多的依赖于细水雾喷嘴的设计, 目前还没有一种理论能 设计出最佳的液滴大小、 下落速度、喷射动量、分布图形以及其他的重要参数。目前用于消防系统的 细水雾喷嘴主要有螺旋式喷嘴、雾化式喷嘴、撞击式喷嘴以及多头喷嘴、多孔喷 嘴等。要想改进细水雾系统关键就是对雾化技术的应用,开发设计新式喷嘴 三、细水雾成雾原理: 细水雾喷嘴是将水流进行雾化并实施喷雾灭火的重要部件,是整个细水雾系

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统唯一的高技术产品, 也是细水雾系统成败的关键。国内各厂家的喷嘴外形各不 相同,但成雾原理却大同小异,一般来讲,细水雾喷嘴大致由进气口、进水口、 喷头体、滤网、气水混合室、弹簧、喷嘴芯和喷嘴孔等八个零件构成。一定压力 的水——氮气两相流通过滤网进入喷嘴后,在压力的作用下沿弹簧、喷嘴和喷嘴 芯围成的螺旋空间高速旋转运动,气水两相流达到喷嘴小孔后水被完全击碎,沿 喷嘴出口锥面射出,形成极微小的雾滴。 四、细水雾系统灭火机理: (1)高效吸热。 由于细水雾的粒径在 40~200μm 范围内,比表面积较一般水滴大 1700 倍,在火场中能完全蒸发。按 100℃水的蒸发潜热为 2257kJ/kg 计,每只喷嘴 喷出的水雾吸热功率约为 300kW,可见其吸热效率之高、冷却效果之强。 (2)窒息。 通过细水雾喷嘴把水雾喷入火场后,迅速蒸发形成蒸汽,体积急剧膨胀,排 除空气, 在燃烧物周围的形成一道屏障阻挡新鲜空气的吸入。当燃烧物周围的氧 气浓度降低到一定水平时,火焰将被窒息、熄灭。 (3)阻隔辐射热。 细水雾喷入火场后,蒸发形成的蒸汽迅速将燃烧物、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 防止火灾蔓延的效果。 五、系统的应用范围 : 高压细水雾灭火系统适应范 围非常广泛。它能够扑灭:A 类火灾、B 类火

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灾、C 类火灾和带电火灾。如:电子计算机房、通讯设备、控制室、磁带库、图 书馆、档案馆、珍品库、配电间、发电机房、油浸变压器室、液压设备、除尘设 备、喷漆生产线、电缆隧道、地铁车站等场所的消防保护。但它不适用于扑救遇 水发生反应,造成燃烧、爆炸的火灾。随着卤代烷灭火剂的使用受到限制,高压 细水雾灭火系统的应用范围正在研究拓展。在民用建筑内,它特别可用于高、低 压配电室、重要的电子通信设备机房、燃油燃气锅炉房、柴油发电机房等场所。 在通讯机房和控制机房,它可安装在地板下、房间内、吊顶上,其主要目的是擦 洗烟雾,其次是地板下灭火。它还可设置在电厂的控制室、燃气涡轮机等场所。 它不受使用场所的限制,无论是船舶、海洋,还是陆上系统均有应用。

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