消防安全技术实务

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或控火的固定灭火系统。。

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定义及分级、成雾原理和系统灭火机理。

        一、细水雾的定义及分级

        (一)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Dv0.5小于200μm,Dv0.9小于400μm的水雾滴。
        (二)细水雾的分级
       细水雾按水雾中水微粒的大小分为三级,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连线的左侧部分且不属于Ⅰ级的水雾,Ⅲ级细水雾为Dv0.1>400μm与Dv0.9≤1000μm之间的部分。


        二、细水雾的成雾原理
        (一)单流体系统射流成雾原理
        液体以很快的速度被释放出来,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。
        (二)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,在分离管道系统中传输的物质在喷头处混合后相互碰撞,从而产生细水雾。
        (三)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。

        三、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,几种作用往往会同时发生,从而有效灭火。
        (一)吸热冷却
        细小水滴受热后易于汽化,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。燃烧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、汽化时间和自由下落速度的关系,从表中可以看出,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)喷出的水滴所形成的表面积大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、每升水的表面积、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)
10.0mm0.6㎡620s9.2m/s
1.0mm6.0㎡6.2s4.0m/s
0.1mm60.0㎡0.062s0.35m/s
0.01mm600.0㎡0.00062s0.003m/s


        (二)隔氧窒息
        雾滴受热后汽化形成体积为原体积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,燃烧会因缺氧而受抑制或中断。系统启动后形成的水蒸汽完全覆盖整个着火面的时间越短,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,达到防止火灾蔓延的效果。
       (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,阻止其进一步挥发可燃气体。另外,系统喷出的细水雾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。

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