基于气液同轴离心喷嘴的细水雾惰性气体两相流灭火系统技术方案

本发明专利技术属于消防阻爆技术领域，公开了一种基于气液同轴离心喷嘴的细水雾惰性气体两相流灭火系统。包括水输送系统和惰性气体输送系统，气液同轴离心喷嘴是两相流喷嘴，水从液体内喷嘴中喷出时，借助液体内喷嘴离心雾化和气动雾化的双重作用，实现水的快速雾化并形成细水雾；惰性气体在气体外喷嘴的惰性气体一次入口b和惰性气体二次入口c中分流，在气体外喷嘴的中心区域形成均匀的惰性气体，与细水雾进行充分的掺混，最终形成掺混均匀的细水雾和惰性气体两相喷雾，并喷洒到火灾区域中，对常见火灾具有较好抑制效果。灭火系统结构简单，部件更换便捷，使用操作、调节方便，稳定性高，可靠性强，用于具有易燃易爆介质的封闭式空间和开敞式空间。敞式空间。敞式空间。

【技术实现步骤摘要】
基于气液同轴离心喷嘴的细水雾惰性气体两相流灭火系统


[0001]本专利技术属于消防阻爆
，具体涉及一种基于气液同轴离心喷嘴的细水雾惰性气体两相流灭火系统。

技术介绍

[0002]水是人类最早应用于扑救火灾的灭火物质，随着科技的不断进步，水灭火的方式发展经历了水、水喷淋、水喷雾及细水雾等四个阶段。然而，由于水滴粒径较大，单一的水喷淋和水喷雾灭火技术仅能局限于扑救A类火灾。20世纪90年代初，随着细水雾灭火系统的成功研发，新型的细水雾灭火技术也随之诞生。发展至今，细水雾灭火系统应用于工程的研究已经取得了一系列令人瞩目的成果。
[0003]细水雾灭火系统是由细水雾喷头、供水装置、控制阀、过滤器等组件和给水管道组成，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，细水雾灭火系统的作用原理是以水为主要灭火介质，经过特殊的喷头结构，以高压喷水的形式，使水在压力作用下雾化成直径非常小的雾滴，细小的雾滴具有很好的流动性和弥散性，可以迅速的充满整个防护空间或包裹整个保护对象并充满保护对象的空隙，通过表面冷却、阻隔辐射热、窒息等方式达到灭火的效果。
[0004]为了提高灭火效能，研究者们在细水雾灭火装置的研究基础上，又提出同时使用“水/惰性气体”双流体介质进行灭火的方法，常见的双流体介质通常由“水/氮气”、“水/二氧化碳”、“水/七氟丙烷”等。然而考虑到气液两相流灭火系统采用“水/惰性气体”协同喷射的方式，想要保证灭火效能的最大化就需要考虑以下三个方面：(1)水介质需要充分雾化并形成细水雾；(2)雾化后的细水雾和惰性气体需要掺混均匀；(3)掺混均匀后的“细水雾/惰性气体”双流体介质需要有较大的喷射范围。为满足以上三点要求，必须使用特殊结构的气液两相流生成装置，确保水能够快速雾化形成超细水雾并与惰性气体充分掺混，同时也能保证掺混均匀后的“细水雾/惰性气体”两相流能够具有较大的喷射范围。
[0005]当前，亟需发展一种基于气液同轴离心喷嘴的细水雾惰性气体两相流灭火系统。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于气液同轴离心喷嘴的细水雾惰性气体两相流灭火系统。
[0007]本专利技术的基于气液同轴离心喷嘴的细水雾惰性气体两相流灭火系统，其特点是，所述的灭火系统包括水输送系统和惰性气体输送系统；
[0008]水输送系统包括通过水流管道顺序连接的水储罐、水管路电动阀、水管路减压器、水汽蚀管、水流量计、水单向阀和水集液腔，以及沿水集液腔的水流动方向顺序排列的若干个气液同轴离心式喷嘴，各气液同轴离心式喷嘴的液体内喷嘴的液体入口位于水集液腔中；水储罐的罐体上开有高压驱动气体入口，高压驱动气体入口外接高压空气源，水储罐的罐体还安装有水储罐放空阀和水储罐安全阀；
[0009]惰性气体输送系统包括通过气流管道顺序连接的高压惰性气体储罐、惰性气体管路气动球阀、惰性气体减压器、惰性气体文氏管、惰性气体流量计、惰性气体单向阀和惰性气体集气腔，水集液腔与惰性气体集气腔上下并列排列且相互密封隔离；各气液同轴离心式喷嘴的气体外喷嘴位于惰性气体集气腔中，喷嘴出口伸出惰性气体集气腔；高压惰性气体储罐的罐体上安装有惰性气体储罐放空阀和惰性气体储罐安全阀；
[0010]气液同轴离心式喷嘴为由气体外喷嘴和液体内喷嘴套装而成的组合结构；内部为液体内喷嘴，外部为气体外喷嘴，液体内喷嘴和气体外喷嘴的底面平齐；
[0011]液体内喷嘴为上部外径大下部外径小、顶部封口底部开口的台阶管体，液体内喷嘴的内腔为竖直的水流通道，液体内喷嘴的上部开有沿周向均匀分布的、与水流通道相切的若干个切向孔；切向孔为入水口，液体内喷嘴安装完毕后入水口位于开口水集液腔内；
[0012]气体外喷嘴为上部外径小下部外径大、顶部和底部均开口的台阶管体；气体外喷嘴内腔的上段与液体内喷嘴相匹配，液体内喷嘴从上至下插入气体外喷嘴，液体内喷嘴的顶面伸出气体外喷嘴，液体内喷嘴与气体外喷嘴之间通过端面定位、柱面匹配的方式实现静密封；气体外喷嘴内腔的下段与液体内喷嘴之间设置有环形缝隙，环形缝隙为一次气流通道S1，环形缝隙的横截面积为A1，A1为惰性气体一次喷注等效面积；气体外喷嘴下段、靠近端面的位置，从上至下设置有若干个通气带，每个通气带设置有沿周向分布的m个水平的通孔，水平的通孔为惰性气体一次入口，各通气带的惰性气体一次入口的总开口面积大于环形缝隙的横截面积A1；气体外喷嘴的下部圆柱台阶上开有n个周向分布的、竖直的通孔，竖直的通孔为惰性气体二次入口，单个惰性气体二次入口的面积为A2，n个惰性气体二次入口的总面积n*A2为惰性气体二次喷注等效面积，n个惰性气体二次入口构成二次气流通道S2；惰性气体一次入口和惰性气体二次入口的开口均位于惰性气体集气腔内；
[0013]发生火灾时，水输送系统和惰性气体输送系统同时启动并协调工作；
[0014]对于水输送系统，高压气源的高压驱动气体从高压驱动气体入口进入水储罐，高压气体作用于水储罐内的水液面上，并驱动水沿水流管道流动，水管路电动阀开启，通过水管路减压器将水流管道中的水压调整至预定压力，通过水汽蚀管将水流管道中的水流调整至预定流量，同时用水流量计监控水流流量，水流经水单向阀进入水集液腔，再沿水入口a进入液体内喷嘴，从液体内喷嘴喷出高压水旋流，高压水旋流从喷口中喷出时，在高压空气的驱动作用和旋流的离心作用下，形成超细水雾；
[0015]对于惰性气体输送系统，惰性气体管路气动球阀开启，惰性气体沿气体管道流动，通过惰性气体减压器将气体管道中的惰性气体压力调整至预定压力，通过惰性气体文氏管将气体管道中的惰性气体流量调整至预定流量，同时用惰性气体流量计监控惰性气体流量，惰性气体经惰性气体单向阀进入惰性气体集气腔，并经由惰性气体一次入口b进入一次气流通道S1、经由惰性气体二次入口c进入二次气流通道S2，最后喷出。
[0016]进一步地，所述的灭火系统在灭火过程中，超细水雾流量的计算公式如公式所示，惰性气体流量的计算公式如公式所示：
[0017][0018][0019]其中：——超细水雾流量，kg/s；——惰性气体流量，kg/s；
[0020]A
w
——液体内喷嘴流通面积；A
a
——惰性气体入口通流面积；
[0021]ΔP——液体内喷嘴压降；P——惰性气体入口压力；
[0022]γ——惰性气体比热比；M——马赫数，取1；
[0023]R——惰性气体常数；T——惰性气体温度，取300K；
[0024]C
d
——液体内喷嘴流量系数，取0.9；ρ——水密度，取1000kg/m3。
[0025]进一步地，所述的灭火系统中的各部件采用钎焊焊接方式固定。
[0026]进一步地，所述的惰性气体包括氮气、二氧化碳、卤代烷类气体灭火剂。
[0027]进一步地，所述的气液同轴离心式喷嘴根据潜在火源的范围进行阵列布置。
[0028]进一步地，所述的气液同轴离心式喷嘴的材质为316本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于气液同轴离心喷嘴的细水雾惰性气体两相流灭火系统，其特征在于，所述的灭火系统包括水输送系统和惰性气体输送系统；水输送系统包括通过水流管道顺序连接的水储罐(1)、水管路电动阀(5)、水管路减压器(6)、水汽蚀管(7)、水流量计(8)、水单向阀(9)和水集液腔(10)，以及沿水集液腔(10)的水流动方向顺序排列的若干个气液同轴离心式喷嘴，各气液同轴离心式喷嘴的液体内喷嘴(11)的液体入口位于水集液腔(10)中；水储罐(1)的罐体上开有高压驱动气体入口(2)，高压驱动气体入口(2)外接高压空气源，水储罐(1)的罐体还安装有水储罐放空阀(3)和水储罐安全阀(4)；惰性气体输送系统包括通过气流管道顺序连接的高压惰性气体储罐(12)、惰性气体管路气动球阀(15)、惰性气体减压器(16)、惰性气体文氏管(17)、惰性气体流量计(18)、惰性气体单向阀(19)和惰性气体集气腔(20)，水集液腔(10)与惰性气体集气腔(20)上下并列排列且相互密封隔离；各气液同轴离心式喷嘴的气体外喷嘴(21)位于惰性气体集气腔(20)中，喷嘴出口伸出惰性气体集气腔(20)；高压惰性气体储罐(12)的罐体上安装有惰性气体储罐放空阀(13)和惰性气体储罐安全阀(14)；气液同轴离心式喷嘴为由气体外喷嘴(21)和液体内喷嘴(11)套装而成的组合结构；内部为液体内喷嘴(11)，外部为气体外喷嘴(21)，液体内喷嘴(11)和气体外喷嘴(21)的底面平齐；液体内喷嘴(11)为上部外径大下部外径小、顶部封口底部开口的台阶管体，液体内喷嘴(11)的内腔为竖直的水流通道，液体内喷嘴(11)的上部开有沿周向均匀分布的、与水流通道相切的若干个切向孔；切向孔为入水口(a)，液体内喷嘴(11)安装完毕后入水口(a)位于开口水集液腔(10)内；气体外喷嘴(21)为上部外径小下部外径大、顶部和底部均开口的台阶管体；气体外喷嘴(21)内腔的上段与液体内喷嘴(11)相匹配，液体内喷嘴(11)从上至下插入气体外喷嘴(21)，液体内喷嘴(11)的顶面伸出气体外喷嘴(21)，液体内喷嘴(11)与气体外喷嘴(21)之间通过端面定位、柱面匹配的方式实现静密封；气体外喷嘴(21)内腔的下段与液体内喷嘴(11)之间设置有环形缝隙，环形缝隙为一次气流通道S1，环形缝隙的横截面积为A1，A1为惰性气体一次喷注等效面积；气体外喷嘴(21)下段、靠近端面的位置，从上至下设置有若干个通气带，每个通气带设置有沿周向分布的m个水平的通孔，水平的通孔为惰性气体一次入口(b)，各通气带的惰性气体一次入口(b)的总开口面积大于环形缝隙的横截面积A1；气体外喷嘴(21)的下部圆柱台阶上开有n个周向分布的、竖直的通孔，竖直的通孔为惰性气体二次入口(c)，单个惰性气体二次入口(c)的面积为A2，n个惰性气体二次入口(c)的总面积n*A2为惰性气体二次喷注等效面积，n个惰性气体二次入口(c)构成二次气流通道S2；惰性气体一次入口(b)和惰性气体二次入口(c)的开口均位于惰性气体集气腔(20)内；发生火灾时，水输送系统和惰性气体输送系统同时启动并协调工作；对于水输送系统，高...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世茂，晏至辉，王振锋，康忠涛，何修杰，孙晓亮，郭明，袁勐，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所，
类型：发明
国别省市：