含NaCl添加剂细水雾特性的实验测试研究

日科学实践含NaCI添加剂细水雾特性的实验测试研究陈桢'肖鹏' (1.无锡市消防支队滨湖区大队;2.西安科技大学能源学院)摘要:本文旨在通过研究加入氯化钠添加剂后对细水雾雾滴的冷态物理雾灭火效果的差异，研究这种工况下的雾场冷态特性,才能够比较清特性的影响为研究细水雾中加入添加剂后对于灭火效果的影响奠定基础。晰 的看出添加剂对雾场冷态特性的影响，进而研究对细水雾灭火效关键词:细水雾添加剂实验果的影响。细水雾雾场结构的特性主要包括雾滴的尺寸分布、速度、雾通测量中以喷头的垂直中心轴线为基准，向外每隔5mm选择- -个量、锥角等。细水雾雾滴的物理特性、几何尺寸等都对灭火效果产生测量点， 直至距离影响,细水雾中加入添加剂后,细水雾雾场的冷态特性会发生一定的中心轴线 100mm变化，这些变化会对细水雾的灭火效果产生一定的影响。采用为止。对含氯化钠LDVIAPV系统对含氯化钠的细水雾的雾场冷态特性、雾滴的大小及浓度 为0%、5%、其分布、雾滴的速度进行实验测试,研究加入氯化钠添加剂后对细水10%.15% 四种情雾雾滴的冷态物理特性的影响，为热态灭火有效性实验时,研究细水况进行测量比较。雾中加入添加剂后对于灭火效果的影响奠定基础。之所以选择这四种1细水雾发生装置压揉浓度，也是因为通细水雾发生装置包括.高过查阅前人的研究7压空气瓶、储水罐(直径17cm,资料发现，热态灭高47cm)、小型喷头以及软管。8百火实验时，氯化钠装置示意图如图1所示。浓度为5%，细水0。...... ,实验时所需的压力由高.雾的灭火效果比较圈4含不同浓度 NaCl细水雾的粒径分布压空气瓶提供，由减压阀控明显:氯化钠浓度制:氯化钠溶液预先配制后加高压空气储水装置h增加到 10%，细水量入储水罐中,就可以由喷头得组水营雾对火焰的抑制作 文1|一515到含不同浓度氯化钠添加剂用反而有所下降;的细水雾。而氯化钠浓度超过。?实验中采用的喷头是德图1细水雾发生装置15%后，溶液中就国制造的Lechler 502 668.30,会出现沉淀，氯化08.如图2所示。该喷头是依靠岛钠难以全部溶解。07压空气产生的水压在喷头内因此，为了使实验o部造成强烈的旋转运动，当旋结果能够有效地反os转流体从喷头喷出时,由于离映细水雾中加入氯心力的作用,使液体粉碎成小图2 Lechler 502.668.30 喷头示意图化钠添加剂后雾场液滴,从而形成细水雾。冷态特性的变化情郾感中心结线的距凼(m).2细水雾雾场特性实验测试装置况，本实验中的氯圈5雾滴x方向上的速度分布实验中采用LDVIAPV系统对细水雾雾场的冷态特性进行实验测化钠浓度 起始点从重0.12]试。三维LDVIAPV系统的典型装置如图3所示，由氢离子激光光源、0%开 始，每隔5%光纤传输光路、三维位移机构测量腔发射探头一.绿光选取一个实验点，益00-接收光路、信号5盧光而最高点设定为处理器、以计算接收器15%。机为中心的测控3实验数据与流场测试数据传输光纤紫光o发射探头二记录及分析分析系统和智能氫离子激光器3.1雾场粒径化三维坐标架位D-838尺寸分布图4描移机构等六部分述了对于氯化钠组成。国浓度分别为0%、00激光多普勒C ] {口1FA755 ]m匹5%、10%、15%的卧离(mm)圈6雾滴y方向上的速度分布测速技术即指以示波器 信号处理器微机打印机细水雾雾场,从喷激光作为光源，图3三维LDVIAPV系统头的中心轴线处应用多普勒效应测量流体流动速度的一种实验测试技术,基于该技术到距 离中心轴线叠 01- 9%15的测量仪器通常被称为激光多普勒测速仪(Laser Doppler Ve- 100mm处， 雾滴文oulocimeter,LDV)， 又称为激光多普勒风速计(Laser Doppler 粒径的分布情况。Anemometer,LDA)。自适应相位多普勒测速仪(Adaptive Phase 这 里的平均粒径E 011Velocimeter,APV )系统基于多普勒频移和多普勒相位差原理,可以自采用体 面积平均,适应地进行微粒的大小及速度测量。光路设计和测量工作则由实验室即Sautor 亚构粒老师协助完成。径(SM中国煤化工实验测量中选择了在距离雾滴出040厘米的水平平面作为测位 μmYHCNMHG量平面,这个位置也是细水雾与火焰基部相互作用的位置;水压为0.7MPa。之所以选择这种距离及水压,是因为通过查阅前人的研究出, 随着氯化钠浓0∞资料发现，热态灭火实验时在喷头距离油盘上表面40cm,水压为度的提高， 细水雾舞中心指线的跑离(mm)0.7MPa时,灭火效果比较理想,可以看出含不同浓度氯化钠时细水雾滴 总的来说也在圈7雾滴z 方向上的速度分布299科学实践且气镐镐柄和联接套组合装置的研制与应用李道芳(河南煤化集 团永煤公司新桥煤矿)摘要:气镐是利用压缩空气使活塞反复撞击镐头来实现开山、修路和采变, 即在镐柄侧面下方进行开口。(图2)手柄矿的一种手提设备。现在各厂家生产的气镐,其气镐镐柄和联接套均采用丝镐柄侧面下方开口后，为防止镐柄扣联接,这种联接方式在压缩空气的冲击下容易滑脱,从而导致造成安全事脱出， 在镐柄开口下缘两侧增设两条联故。新桥煤矿在实践过程中研制出了一种气镐镐柄和联接套组合装置,取得接螺栓，使用挡板将联接套组合装置进安装孔了很好的应用效果。行定位。关键词:气镐镐柄联接套组合装置研制与应用1.3 联接套联接套和气管接头由连接片.0引言气镐由镐柄、联接套、冲击机构、配气机构、镐钎等部件组成,它原来的丝扣联接形式改为焊接成- -个整联接螺栓是利用压缩空气使活塞反复撞击镐头来实现开山、修路和采矿的一体。(图3)2使用方法种手提设备。现在各厂家生产的气镐,其气管接头和联接套均采用丝2.1将联接套与气管接头焊接在一图2改造后气镐镐柄结构扣联接,这种方式存在以下四个缺点:起后安装在气镐锤体上;一是由于活塞的反复冲击、振动，气镐镐柄容易从联接套上松2.2将气镐镐柄安装在联接套上;脱,松脱后的气镐镐柄在压缩空气作用下容易打伤操作人员,造成安2.3拧紧连接片紧固螺栓，将连接0全事故:二是联接套丝扣在冲击和振动作用下容易损坏,造成联接套片紧固在气镐镐柄上:气管接头报废,需要频繁更换,浪费大量的资金;三是由于联接套频繁报废,造2.4打开压缩空气阀门，即可开始成气镐检修时间长,严重影响生产效率。四是检修不方便。由于联接作业。联接套套丝扣容易损坏,检修时拆卸很不方便，造成检修效率低下。3气镐镐柄和联接套组合装置的特为了避免气镐操作过程中的人身伤害事故，延长气镐使用寿命，点圈3~联接套提高生产效率，我们在大量实践的基础上设计制作了一-种气镐镐柄 .3.1可实现气镐操作的本质安全由于联接套和气管接头采用焊接和联接套组合装置,实现了气镐操作的本质安全,有效地延长了气镐一体化结构， 有效地避免了气管接头因冲击、振动造成从联接套中松脱的使用寿命。伤人的现象,实现了气镐操作的本质安全。1气镐镐柄和联接套组合装置的结构3.2 延长联接套使用寿命联接套和气管接头采用一体化结构1.1改造前气镐镐柄结构改造前气后,不再使用丝扣联接,避免了联接套丝扣因冲击、振动造成的损坏镐镐柄侧面设计有- -圆形通孔， 风管接头安装孔现象。 实际应用表明,其使用寿命可延长20倍以上。自圆形通孔中插入与联接套通过丝扣联接3.3检修方便、快捷由于气镐镐柄下部采用开口结构,使用螺在一起。在风管接头不拆除的情况下,气镐栓固定,因而镐柄容易拆卸,检修非常方便。镐柄无法取出(图1)4结语1.2改造后气镐镐柄结构由于改造后图1改造前气镐镐柄结构通过实际应用表明,使用本气镐镐柄和联接套组合装置,可有效联接套和气管接头改变了以前的丝扣联接避免气镐操作过程中的人身伤害现象，月可使联接套使用寿命延长方式,改为将联接套和气管接头焊接成一个整体。在此情况下,原来20倍以上,工作效率提高5倍以上。据测算,与改造前相比，改造后的气镐镐柄结构形式已经不能满足要求，需要对其结构进行相应改每台 气镐综合效益可达3000元以上,值得推广使用。(上接第299页)增大。而雾滴的增大,使得雾滴的动量增大,从而使雾滴更容易穿透上升影响。 随着氯化钠浓度的提高,细水雾雾滴总的来说也在增大，而雾的火羽流到达火焰基部,更能有效的发挥雾滴的物理冷却作用,从而提滴 的增大,使得雾滴的动量相应增大,从而使雾滴更容易穿透上升高细水雾的灭火效果。同时,雾滴的增大还有利于氯化钠化学灭火作用的火羽流到达 火焰基部,更能有效的发挥雾滴的物理冷却作用和化的发挥,这是因为，如果雾滴的动量不够大,不足以穿透上升的火羽流到学 灭火作用,所以添加剂对雾场尺寸分布的作用直接影响了细水雾达火焰基部,雾滴就会被上升的火羽流偏移,氯化钠的化学灭火作用就的灭火效果。基本.上得不到发挥,从而无法提高细水雾的灭火效果。添加剂对雾场速度分布的影响是既有增大、又有减小，即加入添3.2雾滴三维速度分布图5.6.7分别描述了对于氯化钠浓度加剂后雾滴 y方向上的速度增大,X和z方向上的速度减小，总体速为0%、5%、10%和15%的细水雾雾场，从喷头的中心轴线处到距度没有 多大变化,但水滴方向发生了变化。添加剂对雾场速度分布的离中心轴线100mm处，雾滴x、y和z方向上速度的分布情况。影响是否会改变细水雾的灭火性能,将根据火灾的具体形式来决定。从图6可以看出,随着氯化钠浓度的增加，雾滴y方向的速度基实验中还发现,距离中心轴线越远,测量细水雾雾滴粒径和速本上是逐渐增大的，这和粒径的增大- -样有利于雾滴动量的增大,有 度得到的实验数据越不稳定。 这是因为距离中心轴线越远,细水雾利于雾滴穿透上升的火羽流到达火焰基部，更有效的发挥雾滴的物理雾滴受外界 因素的干扰就越大,如周围环境中空气的流动就会造成冷却作用和氯化钠的化学灭火作用,提高细水雾的灭火效果。雾滴速度的变化,所以实验时选择距离中心轴线较近的雾滴来研究从图5和图7中可以看处,加入氯化钠后,x方向和z方向的速细水雾的雾特 性更有意义。度反而有所降低。这是因为雾滴中氯化钠的存在,使得雾滴滴径增[1]姚斌,秦俊,廖光煊.三维LDV/APV系统测量大尺度雾场的硬件布局参考文献: .大,质量也增大,而雾滴从喷头喷出时离心力是一定的,所以雾滴 x参数设计及应用.中国科学技术大学学报,2003-5.和z方向上的速度就会降低。[2)A.M.Tafreshi.M.di Marzo, Foams and Gels as Fire Protection总之,加入氯化钠添加剂后,雾场的速度分布有所改变,y方向Agents,.Fire Satety Journal 31999295-305.上的速度增大,x和z方向上的速度减小。虽然总速度量没有多大变(3)王“诊断方法,中国科学技术大学化,但是速度分量却发生了较大的变化,造成水滴的方向也相应地中国煤化工产生了变化。氯化钠添加剂对于细水雾雾场速度分布的影响是否会火灾科学[4IWi;YHCNMHGwater mist fire suppres-改变细水雾的灭火效果,将取决于火灾的具体形式。sion..... ..... working conterence.Albu-4结论querque, 1995 ,397-406.通过含添加剂细水雾雾场的冷态特性实验研究发现，细水雾中[5]刘江虹，廖光煊,厉培德等细水雾与固体木垛火相互作用的红外热像加入氯化钠添加剂后,对雾场的尺寸分布及速度分布都产生了很大研究 红外技术,00.16 23-28.300