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水雾抑制气体爆炸火焰传播的实验研究刘日亘亚 陆守香 教授 秦 俊(中国科学技术大学火灾国家重点实验室)张 立 郭子如(安徽理工大学化工系)学科分类与代码:620 3010基金项目:国家自然科学基金资助(50074018)中图分类号:T D712 文献标识码:A摘 要 利用自行设计的全程透明的火焰加速管系统和细水雾实验系统,对不同水雾条件下的气体火焰传播现象进行了实验研究。
运用光电传感器与CCD摄像技术,笔者分析了不同水雾条件下的甲烷预混气体火焰传播速度、传播火焰阵面轨迹;探讨了水雾抑制气体火焰传播的机理及条件。
实验发现了在一定条件水雾作用下的气体传播火焰阵面拉伸与火焰驻留的现象与条件,实验结果表明:水雾对气体爆炸火焰传播的抑制是由于水雾作用于火焰阵面反应区,降低了反应区内火焰温度和气体燃烧速度,减缓了火焰阵面传热与传质的进行,从而使传播火焰得以抑制;而水雾对气体爆炸火焰传播的抑制效果与水雾通量、雾区浓度、水雾区长度以及火焰到达水雾区的火焰传播速度有关。
关键词 水雾 火焰结构 抑制Ex perimental Study on Inhibiting the Gas ExplosionFlame by Water SprayLiu Xuanya Lu Shouxiang,Prof. Qin Jun(State K ey Labor ator y of Fir e,China U niversity of Science and T echnolog y)Zhang Li Guo Ziru(Department o f Chemical Eng ineering,Anhui U niversit y of Science and T echnology)Abstract: Propagation of the gas explosion flame under different water spr ay conditions and its interaction w ith water droplets hav e been investigated.T he experiments were conducted in a transparent rectangular flame tube with a set of wa-ter spray devices.T he photodio des and dig ital video camera w ere employed to r ecord the phenomena of the flame propaga-tion.T he mechanism and condition of inhibiting the gas flame by w ater spray w ere obser ved through the investigation of t he velocit y of flame propag ation,behavior of flame fro nt dur ing g as flame propagating and the flame structure.In ex per-i ment,phenomena and condit ions of flame residence and flame str etching were observ ed under certain water spray cond-i tions w hen t he flame propagating in the tube.T he results indicate that the inhibition of the gas explosion flame by water spray is due to the interaction of water spray on the r eactivity zone of the flame front.T his in turn decreases the combus-tion velocity of the g as,pro longs the preheating zone of the flame front and prevents the diffusio n of heat and substance. Key words: Water spr ay Flame structur e Inhibition1 引 言随着卤代烷烃气体灭火剂的逐步被禁用,水雾作为消防灭火技术已经越来越引起人们的关注。
含草酸钾的超细水雾抑制甲烷爆炸的特性杨克;纪虹;邢志祥;黄维秋;王宇;张平【摘要】为研究含草酸钾的超细水雾对抑制甲烷爆炸有效性的影响,采用自制的半封闭管道进行抑爆实验,研究了草酸钾浓度的变化对超细水雾粒径的影响以及对甲烷抑爆性能的影响,分析了不同浓度草酸钾条件下火焰传播速度、爆炸超压、平均升压速率以及爆炸威力指数参数变化.实验结果表明:添加草酸钾对超细水雾的粒径特性影响较小;对于体积分数为9.5％的甲烷,在相同的通雾时间下,当草酸钾浓度为2％时,抑爆性能最显著,火焰传播速度、最大爆炸超压、平均升压速率以及爆炸威力指数较纯甲烷自由爆炸时分别下降了57.1％、66.3％、77.9％、91.5％;较纯水超细水雾分别下降了43.1％、61.3％、75.3％、90.5％;草酸钾的热解温度较低能够增强超细水雾的物理惰化作用并阻断化学链式反应从而有效抑制甲烷爆炸.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2018(069)012【总页数】11页(P5359-5369)【关键词】草酸钾;超细水雾;甲烷;抑爆机理;安全【作者】杨克;纪虹;邢志祥;黄维秋;王宇;张平【作者单位】常州大学环境与安全工程学院,江苏常州 213164;国家安全生产监督管理总局油气储运安全技术创新中心,江苏常州 213164;常州大学石油工程学院,江苏常州 213164;国家安全生产监督管理总局油气储运安全技术创新中心,江苏常州213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州 213164;国家安全生产监督管理总局油气储运安全技术创新中心,江苏常州 213164;常州大学石油工程学院,江苏常州 213164;国家安全生产监督管理总局油气储运安全技术创新中心,江苏常州213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州 213164;国家安全生产监督管理总局油气储运安全技术创新中心,江苏常州 213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州 213164;国家安全生产监督管理总局油气储运安全技术创新中心,江苏常州 213164【正文语种】中文【中图分类】TD712引言在煤气层的开发利用以及天然气的开采集输过程中，甲烷气体极易与空气形成爆炸性混合气体，在一定条件下可能会发生爆炸事故[1]。
高坝泄洪雾化研究综述高坝泄洪伴随的雾化现象是一个复杂的物理现象，雾化所产生的暴雨和雾流将对坝区周围人民群众的日常生活、坝区的交通运行、电厂输便线路的安全构成侵害与威胁。
总结多年来我国各学者科研机构对雾化问题的研究成果，综述了各个学者关于雾化的机理、雾化的分区、雾化范围的估算方法的研究，结合具体的工程指出了目前对于雾化影响范围的预估体系，同时归纳了针对雾化问题所采取的工程防护措施。
标签：泄洪雾化；雾化分区；机理；预估范围；工程防护近年来，我国的水利事业取得了巨大的发展，随之而来的就是世界高坝建设中心定在了中国，在中国及各方的努力下，我国建立了一大批高坝和超高坝。
随之挑流泄洪所伴随的雾化现象，得到广泛的关注。
雾化的直接后果就是它所产生的水雾会在强暴雨这形成非常大的暴雨，产生的暴雨的雨强往往可以超过我国大气降雨的极值；在雾流扩散区所产生的雾雨和雾气会蔓延数千米,造成降雨和大雾天气。
如1986与1995年，白山水电站曾两次泄洪，在泄洪过程中产生的雾化现象、加之狂风暴雨、飞石以及形成的水舌风对水电站的正常运转造成了巨大的冲击与影响。
还有就是1997年李家峡水电站泄洪时形成的雾化现象导致周围大规模的上体滑坡；1999年二滩水电站泄洪形成的雾化雨导致了下游岸体的滑坡与坍塌。
研究资料表明,高坝挑流形成的雾化现象将带来严重的破坏性，主要表现在：电厂不能正常运转，从而构成威胁；影响机电设备的正常运行；对枢纽下游两岸岸坡的稳定性构成威胁；导致库区交通或居民生活困难；对下游生态环境造成严重破坏。
泄洪的雾化现象已经成为水利安全必须全面研究和解决的重要课题之一。
高坝泄洪工程中，虽然雾化现象是不可避免的，但是雾化所带来的危害可以通过在设计阶段采取一些措施来进行避免。
1 雾化的机理由于泄洪所产生的雾化流是一种很复杂的水——气和气——水的两相，流态受泄洪的方式挑坎形状、上下游水位差、入水的流速和角度的深刻影响，包括下游的气象条件、地形地物都会对他形成影响。
超细水雾抑制瓦斯爆炸的可行性研究林滢1，2，李孝斌1，宋久壮1（1.西安科技大学能源学院，陕西西安710054；2.福建省晋江市公安消防大队，福建泉州362200）摘要：利用超细水雾冷却效率高，吸热效果好的特点，对“瓦斯—空气”混合气体在不同量超细水雾氛围内的爆炸过程进行了初步的实验研究。
实验发现在超细水雾氛围内，瓦斯爆炸的火焰传播速率明显降低，起爆阶段的火焰传播加速度也有较大幅度的降低，火焰在实验管道内的传播时间显著延长，并且发生了火焰驻停现象，但爆炸感应期变化不大。
这表明超细水雾较高的吸热效率有效地消耗了瓦斯爆炸燃烧生成的一部分热量，削弱了火焰传播的能量。
如果在超细水雾中再加入某些能够起到化学抑制作用的添加剂，形成含添加剂的超细水雾，就能更为有效地抑制瓦斯爆炸火焰的传播。
关键词：超细水雾；瓦斯爆炸；驻停；感应期中图分类号：TD712+.7文献标识码：A文章编号：1008-4495（2006）04-0015-03收稿日期：2005-11-14；2006-06-08修回作者简介：林滢（1981—），男，福建闽侯人，硕士研究生，主要从事建筑火灾防灭火及气体爆炸控制方面的研究。
E -mail ：liny0084@ 。
水雾因其自身所具有的特性，在熄灭电气、建筑、舰船等不同类型的火灾中已得到广泛的应用。
实验研究表明，一定条件下的水雾对爆炸火焰传播同样具有很好的抑制效果。
20世纪70年代末，美国海军用有限的艇载水源，以超细滴径水雾扑救潜艇舱室火灾实验开创了超细水雾灭火的新技术。
至20世纪80年代中期，英国海军进行了用超细水雾扑救潜艇鱼雷舱火灾的试验。
其后，英国民航局（CAA ）和美国联邦航空局（FAA ）也出资对用超细水雾控制民航机客舱火灾，以延长疏散时间的研究。
英国石油公司（BP ）则组织力量开发了海上钻井平台机房燃料油贮罐及易燃液体高压喷射火灾的自动超细水雾灭火系统。
实验研究中使用的都是平均滴径为0.05～0.3mm 的细水雾［1］。
爆炸水雾运动特性研究
胡涛刁伟崔正辉吴晓杨吕鑫武汉大学水利水电学院
【摘要】总结目前对于爆炸水雾运动特征的研究成果，分析水雾雾化机理和雾化过程，通过试验数据分析不同比药量下爆轰液体抛撒半径、速度、高度、时间的变化特点，得到比药量对爆炸水雾特性的影响机制，并对水雾除尘工艺中对于不同水雾雾化特性的要求对比药量进行调整提出一些合理的建议。
【关键词】爆炸水雾雾化运动特性
一、引言爆炸水雾除尘是解决水水利水电工程岩体爆破粉尘的一种新方法。
丁珏等用ｖ形槽内装的水进行爆炸抛撒，形成一定体积的水雾，用以来抑制火焰和激波的传播。
陆守香建立了液滴变形与破碎的模型。
提出了初始雾化时间概念。
杨林等提出了一种基于爆炸推进原理的爆震雾化射流发生装置，对其雾化原理及雾化特性进行了分析。
认为冲击波作用于水，水在高速气流作用下加速、变形、破碎、雾化。
二、水雾雾化机理和抛撒过程分析液体速度高时，液体分裂为一群细滴，即所谓液体雾化。
充分雾化方式是射流在喷嘴处完全破碎为许多很小的液滴，此时射流一般是扇形或锥形的液雾。
因此控制射流速度是调整水雾雾化形状的关键技术。
爆炸作用下水雾的抛撤是一个十分复杂的过程，一般认为水雾抛撒过程分为近场阶段、中场阶段和远场阶段。
近场阶段是以第一次加速和第一次减速为特征，持续时间４ｍｓ至６ｍｓ左右，在装药起爆１ｍｓ～２ｍｓ
后水获得最大抛撤速度，然后抛撒速度随时间迅速衰减。
中场阶段是以第二次加速和第二次减速为特征，持续时间约３０ｍｓ，此阶段加速趋势明显，抛撒速度衰减也较快。
远场阶段为水雾的继续减速抛撒和扩散阶段，此阶段水雾的抛撒速度逐渐减小且变化缓慢直至扩散结束。
该阶段持续２４０ｍｓ左右。
三、水药比对水雾抛撒参数的影响安徽理工大学薛里曾做出试验研究爆破水雾的规律。
下面借用薛里的试验数据分析装药量对水雾雾化特性的影响。
１．水雾半径随时间的变化。
试验得到了水雾半径随时间的变化情况：图１不同Ｑ／Ｖ的水雾的扩散Ｒ－ｔ曲线从图中可以看出药量变化对水雾对抛撒半径影响较大。
随着药量的增加，水雾抛撒半径相应地增加，但药量增加到一定值时对抛撒半径的影响减弱。
根据实验数据，由π定理分析法，可以得出水雾抛撒半径随时间的变化规律，然后拟合参数而得到公式如下。
Ｒ＝ｒ＋（ｖ０／ｗ）×［１－ｅｗｔ］（１）ｖ０＝ｌｎ（Ｑ／Ｖ）３８．７５－１６２．３９（２）ω＝１１２７．０．ｔ０．８４６６（３）参数说明：Ｒ：水雾抛撒半径（ｍ）；ｒ：水袋的半径（ｍ）；ｖ：水抛撒最大初速度（ｍ／ｓ）；ω：为与时间有关的系数；ｔ：时间（ｍｓ）；Ｑ：药量（ｇ）；ｒ：水量（ｍ３）。
２．水雾抛撒时间的变化规律。
薛里通过试验得到不同比药量下水雾速度随时间的变化情况如下图所示：图２不同Ｑ／Ｖ下水雾抛撒速度－时间变化图在强冲击波和爆炸气体作用下，液体在装药起爆
１～２ｍｓ后即可获得最大抛撒速度，然后逐渐减小，开始时衰减较快，随后衰减减慢。
从图中也可以看出，水雾抛散初速度的获得与药量有很大的关系，随着药量的增加，扔速度从２４．９５ｍ／ｓ逐渐增加到９１．６１ｍ／ｓ，但随着药量增加到一定值，初速度增量就明显降低。
３．水雾抛散高度。
表１不同Ｑ／Ｖ的水雾抛撒高度ｍＱ／Ｖ（ｇ／ｍ３）１２５１８５２４５４５５５６４６７３７８２高度（ｍ）２．６４２．７９２．９７３．１２３．３４３．５２３．６４从表中可以看出抛散高度和比药量有关，随着比药量增加，高度相应增加，水雾侧向抛散效应也越明显。
从整体来看，有近三分之二的水向侧向抛出，因此设计除尘试验时，应尽量利用抛撒的侧向效应。
４．水雾飘散时间。
表２不同的抛撒时间ｔＱ／Ｖ（ｇ／ｍ３）１２５１８５２４５４５５５６４６７３７８２时间ｔ（ｓ）１．５１．７２２．１２．４２．８３由图表数据知水雾的飘散时间为１．５～３秒，随着药水量比增加，飘散时间增加。
同时随着比药量的增加，水雾雾化效果提高，水雾粒度减小，飘散时间就相应地变长。
四、结论１．水雾抛撒全过程可分为近场阶段、中场阶段和远场阶段，且中场阶段是液滴破碎的主要阶段。
在强冲击波和爆炸气体作用下，液体在装药起爆１～２ｍｓ后即可获得最大抛撒速度，然后逐渐减小，开始时衰减较快，随后衰减减慢，且在后半段有明显的回升
趋势。
２．药量变化对水雾的成雾效果影响较大，其中对初速度、抛撒半径和抛撒有效高度影响比较明显。
随着药量的增加，各参量也相应地增加。
３．根据比药量对水雾雾化半径、高度、时间的影响特点，对于爆破工程中产生较多的粉尘时，在经济允许的条件下适当增大比药量可以使水雾除尘的效果更好，获得更大的经济效益。
参考文献：
丁珏，刘家骢．Ｖ形槽内爆炸抛撒水雾形成过程的数值研究［Ｊ］．含能材料２００ｌ，９（９）：１３６～１３８．陆守香，秦友花．激波诱导的液滴变形与破碎．高压物理学报。
２０００，６（１４）：１５１～１５４．
杨林，唐川林，张风华，廖振方．爆震雾化射流罔于灭火的可行性研究．中国科学学报，２００３，７（１３）：１２～５．袁亚雄，张小兵．高温高压多相流体动力学基础．哈尔滨工业大学出版社，２００５．
薛里，颜事龙．爆炸水雾降尘机理探讨［Ｊ］．安徽理工大学学报（自然科学版），２００４，２４（５）ｓｕ。
ｌｅｍｅｎｔ：９３～９７．※基金项目：武汉大学２０１１年度国家大学生创新创业训练项目；项目编号：１１１０４８６３４３８０百科论坛
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