兩相流乳化型細(xì)水霧噴嘴霧化特性研究.pdf

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1、2002年8月北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)August2002第28卷第4期JOurnaIOfBeijingUniversityOfAerOnauticsandAstrOnauticsVOI.28NO.4兩相流乳化型細(xì)水霧噴嘴霧化特性研究楊立軍王維（北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院）（北京航空航天大學(xué)工程系統(tǒng)工程系）胡澤保張振鵬（北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院）摘要：為了研究消防領(lǐng)域細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的關(guān)鍵部件———細(xì)水霧噴嘴的霧化結(jié)構(gòu)形式，以空氣和水為介質(zhì)，利用馬爾文激光粒度分析儀對(duì)兩相流乳化型細(xì)水霧噴嘴的霧化特性進(jìn)行了詳細(xì)的研究.分析了該型噴嘴的工作特點(diǎn)，研究了

2、不同供水壓力、供氣壓力及氣液比對(duì)噴嘴霧化特性的影響，為細(xì)水霧滅火系統(tǒng)及其噴嘴的設(shè)計(jì)方法和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)提供了依據(jù).試驗(yàn)結(jié)果表明：該結(jié)構(gòu)噴嘴的霧化性能完全滿足細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的性能要求.關(guān)鍵詞：消防；兩相混合物；乳化；噴嘴；霧化中圖分類號(hào)：TU892文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-5965（2002）04-0413-04隨著環(huán)境保護(hù)問題的日益嚴(yán)重和電子信息、霧化性能的好壞對(duì)其滅火效果和對(duì)保護(hù)對(duì)象的影航空航天等高科技產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，原來(lái)用在這響起著決定性的作用.良好的霧化特性既能保證些場(chǎng)所的鹵代烷滅火系統(tǒng)因其環(huán)保問題正在加速用最少的水快速有效地?fù)錅缁?/p>

3、災(zāi)的同時(shí)，對(duì)保護(hù)退出消防舞臺(tái)，因此對(duì)這些場(chǎng)所火災(zāi)防治的高效對(duì)象不產(chǎn)生任何水漬影響.潔凈滅火系統(tǒng)的需求也越來(lái)越迫切.細(xì)水霧滅火目前所研究的細(xì)水霧滅火系統(tǒng)主要有兩種類技術(shù)以其高效、無(wú)污染、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是型，一類是單相細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，其霧化動(dòng)力主要鹵代烷滅火劑替代物的最佳選擇，近幾年國(guó)際上來(lái)自水的高壓；另一類是兩相流細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，對(duì)細(xì)水霧進(jìn)行了大量的研究工作，提出了細(xì)水霧其霧化動(dòng)力來(lái)自于水的壓力和霧化劑氣體的壓滅火系統(tǒng)的工程技術(shù)和噴霧特性參數(shù)，國(guó)內(nèi)對(duì)細(xì)力.本文所設(shè)計(jì)研究的為兩相流噴嘴.水霧與火焰相互作用的機(jī)理進(jìn)行了大量的研究工噴嘴的結(jié)構(gòu)

4、原理如圖1所示，其工作原理如作［1］~［3］，但作為噴霧的關(guān)鍵部件———噴嘴的研究下.卻比較薄弱.本文利用燃燒噴嘴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一種新型兩相流乳化型細(xì)水霧噴嘴，并對(duì)其霧化特性進(jìn)行了詳細(xì)的研究，為細(xì)水霧滅火系統(tǒng)及噴嘴的設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)提供一個(gè)探索思路.!噴嘴的工作原理圖1兩相流乳化型細(xì)水霧噴嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖從氣路進(jìn)入的高壓氣體通過霧化器氣孔后，細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的保護(hù)對(duì)象對(duì)細(xì)水霧的要求產(chǎn)生很高的氣流速度；從水路進(jìn)入的壓力水通過主要有兩個(gè)方面：一方面是快速有效地冷卻和窒霧化器水孔后也產(chǎn)生較大的水流速度，單股水流息火場(chǎng)；另一方面是節(jié)約用水，沒有水漬損失.眾和多

5、股氣流在混合室內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)烈的沖擊、碰撞進(jìn)所周知，噴霧顆粒越細(xì)，其蒸發(fā)表面積越大，蒸發(fā)行氣水乳化，乳化后的乳化液其粘度與表面張力吸熱變成水蒸氣的時(shí)間就越短，對(duì)保護(hù)對(duì)象的水都大大低于水的粘度與表面張力.而且乳化液本漬損失就越小.因此說(shuō)，對(duì)于細(xì)水霧噴嘴來(lái)說(shuō)，其收稿日期：2000-11-06基金項(xiàng)目：北京市科委248工程資助項(xiàng)目作者簡(jiǎn)介：楊立軍（1970-），男，黑龍江大慶人，講師，100083，北京.414北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)2002年身具有很強(qiáng)的不穩(wěn)定性，稍有擾動(dòng)就會(huì)失穩(wěn)破裂.色光經(jīng)擴(kuò)束透鏡、準(zhǔn)直透鏡和光柵，穿過噴霧區(qū)被乳化液在混合室聚集并保持一

6、定的壓力，從噴嘴霧狀顆粒群所散射，接收透鏡從正面接收散射光頭部的兩排噴口噴出進(jìn)行第二次撞擊后并噴入火并會(huì)聚到探測(cè)器上，探測(cè)器將感受到的散射光強(qiáng)場(chǎng)氣流中，這樣就完成了全部霧化過程.分布轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送到計(jì)算機(jī)處理，求取需要的顆粒特性參數(shù).!實(shí)驗(yàn)裝置該粒度儀直接測(cè)得細(xì)水霧的尺寸分布，本實(shí)［4］驗(yàn)采用Rosin-Rammier分布模式，直接打印出的實(shí)驗(yàn)在北京航空航天大學(xué)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴是如下的Rosin-Rammier分布中的X和N兩個(gè)參注器冷態(tài)特性試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，其噴嘴霧化特性測(cè)數(shù).試系統(tǒng)如圖2所示.NO=1-exp［-（D/X）］式中，O為累積分

7、布，尺寸小于D的液滴體積占總液霧的體積百分?jǐn)?shù)；X為特征尺寸，O=0.632時(shí)的液滴尺寸；N為液滴尺寸均勻分布指數(shù)，表明液滴尺寸分的均勻性.液霧質(zhì)量中間直徑D與X有如下關(guān)系：m1Dm=X·0.693N液霧索太爾平均直徑D與X有如下關(guān)系：32-1N1D32=X·[!(2-)]N-2N1.儲(chǔ)液罐；2.高壓氣瓶；3.儲(chǔ)氣罐；4.過濾器；5.液體流量式中!為伽馬函數(shù).計(jì)；6.遠(yuǎn)傳計(jì)數(shù)器；7.調(diào)節(jié)閥；8.壓力表；9.噴嘴；10.反壓因此由粒度儀打印的X和N，可以很容易得罐；11.激光測(cè)霧儀；12.減壓器；13.氣體流量計(jì)；14.操作臺(tái)；出液霧Dm，D3

8、2.本文用Dm，D32來(lái)代表霧化細(xì)度.15.計(jì)算機(jī)；16打印機(jī)本次實(shí)驗(yàn)采用焦距為300的鏡頭，測(cè)量范圍為0~圖2液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴注器冷態(tài)特性試驗(yàn)系統(tǒng)600!m，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取激光光