低压细水雾雾化特性研究(4)
2 细水雾相关简介
2.1 细水雾系统分类、组成和特点
按介质分为单相流系统和双相流系统；按系统工作压力分为低压系统、中压系统和高压系统；按应用方式分为局部应用系统和全空间应用系统；按动作方式分为开始系统(雨淋系统)和闭式系统（即湿式系统、干式系统和预作用系统)；按供水方式分为泵组式系统和容器式系统；按保护区多少分为组合分配系统；单元独立系统[4]。
细水雾系统的组成为：供水，供气，供泡沫（添加剂），喷嘴，管路，泵，探测和启动[5]。
细水雾系统的特点：（1）灭火效能高；(2)用水量较少、可减少水的危害；（3）反应时间快，对烟雾的擦洗可降低火灾的危险；（4）相对气体灭火系统, 它工程造价低，安装、文护简便, 且不会对环境及保护对象造成危害，避免了灭火剂与燃烧物发生链式反应而产生对人有害的气体。（5）管道管径较小、节省管材。相对于传统的自动喷水灭火系统而言, 其重量轻，可减少90%。同时, 安装费用也相应降低[6]。
2.2 影响细水雾系统的因素
研究表明，细水雾灭火有效性的影响因素主要有5个。下面进行具体介绍：
（1）细水雾物理特性参数
细水雾的物理特性参数主要指雾滴粒径、雾滴密度(或雾通量) 和雾滴动量等指标,受工作压力和喷头的几何性能等因素影响。通常,工作压力越大,雾滴粒径越小,从喷头喷出的雾滴动量越大,有助于提高灭火效果。根据热力学知识可知:细水雾雾滴粒径越小,单位体积表面积越大,水滴的表面换热系数越大,水滴汽化时间也就越短,从而有助于缩短细水雾灭火时间,提高灭火效率。但是水滴粒径过小,则易导致水滴随气流漂移,不能在着火区迅速隔绝氧气。同时,过小的粒径导致压力容器或管道系统成本大大增加,不利于工程实践。因此,最佳的雾滴尺寸应该能够保证雾滴既能迅速汽化,又能在着火区上方悬停较长的时间。
（2）添加剂
研究指出:添加剂的存在有助于改善细水雾雾滴的黏滞特性,有助于提高水雾喷射的冲量及撒布均匀性,有助于提高雾滴的表面张力,可破坏燃烧反应链或形成不溶于燃料的抗溶剂覆盖在燃料表面,隔绝空气与燃料的接触,从而达到灭火的效果[9]。
（3） 喷头及其相对火源位置
喷头是细水雾灭火系统中最为关键的组成部件,直接影响生成的细水雾的雾滴直径、雾化角、流量特性等重要参数。为确保细水雾灭火效能,细水雾喷头通常采用不锈钢或铜合金材料制造。根据介质成雾机理不同,喷头可分为单相流喷嘴(离心式、撞击式) 和两相流组合式喷嘴两种;根据喷头的启动工作方式不同,可分为开式喷头和闭式喷头两类;根据喷头的工作压力不同,可分为高压喷头、中压喷头和低压喷头三种。
（4）障碍物及通风条件
试验表明,细水雾对障碍物火的灭火效率还有待进一步提高。这是因为障碍物存在,特别是完全遮挡火焰时,由于障碍物的阻挡作用使细水雾在障碍物表面沉积下来,降低了雾通量和雾滴动量,使雾滴不能直接作用到火焰根部,细水雾的汽化吸热、冷却燃料表面等灭火机制不能充分发挥,通过提高雾通量以隔氧窒息作用成为主要灭火机制。
（5）燃料类型及火灾尺度
燃料的沸点和闪点的高低对细水雾的灭火效果产生影响,较高闪点的燃料火通常较容易被细水雾熄灭。这主要是因为在施加细水雾后,高闪点的燃料火因火焰温度很快被细水雾降低到闪点以下,迅速熄灭,而低闪点的燃料火在施加细水雾后虽然很快被熄灭,但是原来的火焰区域还存在许多较高温度的燃料蒸气,这些高温蒸气需要较多的细水雾和较长的时间来降温。