改進消防水槍性能的實驗研究文/王紅霞 廖振方 陳德淑 摘要:針對目前消防水槍中出現的問題,為提高水槍射流的噴射距離和滅火效果,對國產現用消防水槍提出了改進方案。改進后的水槍由整流器、自激振蕩脈沖射流噴嘴和接頭所組成。實驗觀測:射流以脈沖形式噴出,如同一連串的水彈.噴射距離也有一定程度的提高。 關鍵詞:消防水槍;自激振蕩脈沖射流;噴嘴 根據湍流理論以及自激振蕩脈沖噴嘴理論,改進后的消防水槍的外形圖如圖1所示: 消防水槍通常采用帆布管連接,帆布管的粗糙度較大,而且常伴隨有彎曲、收縮和扭曲。水流通過帆布管時,除了水流本身的自然紊流外還會產生附加渦流。因此,水流在帆布管內的流動是自然紊流和附加渦流疊加,附加渦流的存在,直接影響出口射流的品質(如射距和打擊力)和滅火效果。為了消除有害的附加渦流,水流進人水槍后能穩定地流動,一般常用整流器來消除。
1整流器的工作原理 目前國內外使用的整流器大致有星型、機翼型、蜂巢型和井字型等。根據功能的不同,它的結構、尺寸和形狀都有一定的要求,否則安在液流流場中的整流器可能本身就成為擾動源,不僅不能提高射流品質而且還大大有害。 目前使用的整流器的結構如圖2所示。在這幾種整流器中機翼型整流器對軸向渦流的消除效果**.但它的結構較復雜,在消防水槍中難以實現;星型整流器在消防水槍干管相對較短的情況下效果也不理想;井字型雖可減少長度,但消除軸向旋渦效果不如蜂巢型。本實驗決定選用蜂巢型(管式)整流器進行實驗研究。蜂巢型整流器的工作原理:當液體進人蜂巢型整流器后,液體被分割成幾股平行液流,從各個小管流出,從而消除了軸向旋渦,整流器干管長度也較短(一般為200 mm~250 mm)。整流器前應有直線段長度(一般為干管直徑的1. 5~2.0倍)。實驗用水槍干管的直徑為60 mm,直線段長度選為100 mm,水槍接口直徑5 6mm,水槍接口應平滑過度到60 mm的干管直徑處實驗表明蜂巢型整流器中的管子內徑為20 mm ~25mm時效果較好在干管內徑為60 mm條件下。共安裝4根管子(壁厚為1 mm )。整個整流器的長度為350mm
2噴嘴的收斂角 現有實驗用水槍噴嘴的收斂角一般為9°。收斂效果不太理想,目前一般認為LEE'S噴嘴效果較好。它的收斂角為12. 5 °~13. 5 °。實驗用噴嘴的收斂角選定為13°。 3自激振蕩脈沖噴嘴 目前在消防水槍中所用的噴嘴是連續射流.顯然將連續射流變成脈沖射流能大大地增強滅火效果目前產生脈沖水射流的方法有:脈沖水炮、機械阻斷裝置、利用管道系統和流體的彈性共振產生脈沖水射流以及電液壓脈沖水射流等,這些方法結構復雜.操作困難不適用于消防水槍,因此采用了作者發明和研制成功的自激振蕩脈沖射流噴嘴。自激振蕩脈沖射流噴嘴結構簡單、體積小、無外加驅動裝置和活動部件 4自激振蕩脈沖射流暗嘴的工作原理 自激振蕩脈沖射流噴嘴的工作原理(見圖3)
當一股穩定的射流或剪切流從噴嘴上游向噴嘴下游流動時,因為剪切層不穩定性對渦流擾動有選擇的放大。在剪切層中形成一串離散渦環。當其到達碰撞壁并與之相互作用時在碰撞區產生壓力振蕩波,該波以聲速向上游傳播,又誘發新的渦量脈動。該過程不斷往復就會形成強烈的自激振蕩脈沖射流。實驗發現這種射流具有較大的變壓特性和很強的空化作用。應用該理論研制出的自激振蕩脈沖射流噴嘴克服了現有消防噴嘴射程短、持續能量小等缺點。自激振蕩靠流體本身在合適的流體結構中產生振蕩,因此對于自激振蕩脈沖噴嘴結構設計至關重要。在自由射流的條件下。測試了自激振蕩脈沖射流噴嘴裝置幾何參數變化對自激振蕩脈沖射流的影響,經過實驗研究,得出了合理的振蕩脈沖射流結構參數。影響自激振蕩的主要結構參數為無量綱腔長L/D1,上下游噴嘴直徑比D2/D1,。碰撞壁形狀等。通過實驗得出以下結論: (1)腔長過短不能形成剪切層或剪切層的不穩性對該范圍的擾動不敏感;腔長過大反饋的擾動不能有效激勵分離新渦量脈動的產生。換言之,腔長大小是與剪切層不穩定的發展和擾動反饋密切相關,它是形成自激振蕩的關鍵參數之一。當腔長由零逐漸增大時。射流由穩定轉向脈動,當L/D1<1.0時,脈動頻率高,脈動幅值減小。當1.0<L/D1<2.4時,脈動幅值突然增大,且呈現一定的周期性,當L/D1繼續增大。脈動幅值開始下降,當L/D1大于 5. 6時,脈動幾乎消失,本設計中選用L/D1=2.0 (2)上、下噴嘴直徑之比。由我們實驗得知.當DD, <G1.0時,從出口噴射出的射流脈動幅值很低,分辨不出是自激振動還是射流的紊流產生的脈動顯然不適合我們產生自激振蕩脈沖射流的設計要求試驗表明D2/D1一1.2比較合理。 (3)碰撞壁的形狀對自激振蕩脈沖射流的幅值和頻率影響較大實驗表明:錐形碰撞壁與渦旋相互作用產生的振蕩壓力系數**,平面形次之,橢球體形最差。因此,碰撞壁的形定為錐度為110°的截錐形碰撞壁。 (4)振蕩腔室的直徑。實驗表明:當振蕩腔室直徑DT太小時剪切層要受壁面限制,旋渦不能得到自由發展,在向下游的發展過程中不能產生重要的渦旋配對現象。隨著DT/D1比值增大射流強度增大,在DT/D1=8. 8時強度達到**,最后逐漸趨于平穩,實驗中DT/D1=8. 0。 (5)必須強調指出:上、下噴嘴的同心度對于自激振蕩脈沖射流噴嘴的工作非常重要,振蕩腔室必須對稱,在產生強烈自激振蕩射流后,射流軸心壓力脈動強烈,若不能保證其同心度,從下噴嘴射出的射流品質將受到強烈影響。 4實驗結果及分析 實驗是在重慶市某消防中隊進行的。 消防泵的技術參數:流量:1 600 L /min壓力:1MPa,實驗現場見圖40
圈4自激振蕩消防水槍脈沖射流演示實驗 消防噴嘴的出口直徑: Φ 19 mm(改進前和改進后的噴嘴直徑相同) 實驗的測試是很粗糙的,采用目測和照像。通過試驗發現以下現象: (1)改進后的消防水槍噴射出的射流以脈沖形式噴出,它如同一連串的水彈,每個水彈具有明顯團狀形狀(見圖4)。 (2)射程較遠。水槍在加裝了自激振蕩脈沖噴嘴時所做的實驗可清楚看出其射程明顯增加(從35 m提高為40 m左右)。顯示了整流器與LEE'S噴嘴聯合應用后,射流具有良好的收斂效果。 (3)脈沖射流水槍的后座力減小,操作人員感到輕松。 滅火器年檢/消防檢測/消電檢/消防維保/消防評估文章 開展九小場所消防安全專項檢查 為進一步加強全縣小型經營性場所消防安全專項整治工作,確保轄區消防安全形勢的穩定,25日,消防監督部門深入轄區持續開展“九小場所”消防安全專項檢查。北京華陽消防器材公司工廠直營各種滅火器、消防員裝備、滅火器檢測維修、消防檢測及電氣檢測服務。消防監督員重點檢查了轄區小商店、小飯店、小旅館等“九小場所”的電氣線路以及用電設備、建筑耐火等級、場所設置是... 消防設施是保證建筑物消防安全和人員疏散安全的重要設施,因此企業委托消防技術服務機構保持消防設施的完好有效就顯得更為重要。北京華陽消防設施檢測內容及要點介紹:一、火災自動報警系統 1、火災自動報警裝置 ①至少檢查總數量10%的火災報警探測器功能 ②至少檢查總數量10%的手動報警功能。2、警報裝置。①火災報警控制器、CRT圖形顯示器、火災顯示盤... 為切實做好春季消防安全工作,全面抓牢社會面火災防控形勢,廣西崇左市扶綏縣消防大隊與時俱進,從責任落實、火災防控、消防宣傳和執勤備戰等方面入手,環環相扣緊密布控春季消防安全防線,確保轄區消防安全環境持續穩定。消防筑牢春季安全防線,北京華陽消防滅火器工廠直營店批零手提式、推車式滅火器材,產品均通過消防產品質檢認證,通過3C消防認證,北京華陽消防公司及滅火器年檢維修、消防器材批發、電氣檢測及消... 1、樣品對比 與選用的樣品對比,檢查用于工程上的鋼結構防火涂料的品種與顏色是否與設計選用及規定的相符。2、涂裝基層檢查 查閱施工檢驗記錄,防火涂料涂裝前鋼材表面除銹及防銹漆涂裝應符合設計要求和國家現行有關標準的規定,防火涂料涂裝基層不應有油污、灰塵和泥沙等污垢。消電檢測—鋼結構防火涂料保護工程檢測要點,消防檢測公司專項資質從事電氣檢測及消防設施檢測,提供消電檢報告,北... 多部門聯合開展醫療機構消防安全專項整治 26日,市消防救援大隊聯合市安監、衛計等部門組成聯合檢查組,先后深入市人民醫院、婦幼保健站、中醫院等醫療機構進行細致檢查,及時督促整改火災隱患。北京華陽消防專項資質從事滅火器年檢,北京消防定點滅火器檢測中心,負責北京地區各類型滅火器維修充裝服務。北京華陽消防具備電氣防火檢測壹級資質,是北京消防設施檢測定點單位,可接受各類建筑消防檢測服務。 檢查... 防火門、防火卷簾檢測要點一、防火門 1、檢查防火門的規格、種類、級別、數量、安裝位置及施工質量是否符合設計要求和國家有關標準的規定。消防設施檢測—防火門、防火卷簾檢測要點,北京定點消防檢測企業是負責北京電氣檢測的定點消電檢機構,可接受北京各種類型建筑的消防設施檢測及電氣防火檢測,各類型大型活動電消檢測,臨時建筑的消檢電檢服務。①防火門應為向疏散方向開啟的平開門。②防火門... 防排煙系統設計施工質量的優劣,直接影響人員的安全疏散。防排煙系統設置不完善、自然排煙設施達不到排煙的目的、機械加壓送風系統難以達到所要求的余壓和機械排煙系統的排煙效果不明顯,以及火災報警、風閥、風機之間的聯動控制功能不完善是防排煙系統驗收與監督檢查中存在的突出問題。北京消防檢測機構專項資質從事電氣檢測及消防設施檢測,提供消電檢報告,北京天一電消檢測壹級資質,可承接全是各種類型建筑的電氣防... 為切實加強文物古建筑消防安全管理,確保其消防安全,7月10日,貴州省畢節市織金縣消防大隊聯合織金縣文廣局深入轄區文昌閣、財神廟、楊泗將軍廟等文物古建筑,開展消防安全專項檢查。北京電消檢專職從事消防檢測和電氣檢測,并提交物業及消防部門檢查驗收所需的消防檢測報告,電氣及消防設施檢測資質壹級,可接受各類建筑的電氣檢測及消防設施檢測、臨時活動舞臺檢測,具備滅火器年檢維修充裝檢測資質,廠家直營各類... 消防總隊精準發力,上下聯動,發起新一輪夏防工作迅猛攻勢,堅決維護火災形勢持續平穩。擊破警地壁壘,狠抓責任落實 高規格統籌。領導聽取全省當前火災防控工作匯報,紛紛就抓好火災防控工作作出批示指示,16個省市牽頭“引路”,召開消防工作電視電話會議,制定下發工作方案,將責任制度落到實處;領導率先垂范,親自帶隊開展消防檢查,參與夏季火災防控工作,進一步夯實領導責任。北京華陽消防器材公... 火災自動報警系統檢測,檢測的內容包括:觸發器件、火災警報裝置、消防控制設備、電源及系統功能的檢查。1、外觀檢查 (1)檢查系統的主電源、備用電源、自動切換裝置等安裝位置及施工質量。火災自動報警系統主電源應有明顯標志,主電源的保護開關不應采用漏電保護開關,控制器的主電源引入線,應直接與消防電源連接,嚴禁使用電源插頭。北京定點消防檢測企業是負責北京電氣檢測的定點消電檢機構,可... 電動自行車起火到底有多危險?電動自行車一旦起火,究竟有多危險?消防大隊副大隊長告訴筆者,針對電動自行車火災,消防部門專門做了一個火災實驗。在一座廢棄的居民樓一樓樓道內,停放有3輛電動自行車,在給電動自行車充電過程中,消防員模擬了電氣故障。北京滅火器充裝維修公司銷囘售各種消防器材及電氣檢測、消防設施檢測等消檢電檢... (一)外觀檢查 1、火災應急照明和疏散指示標志的類別、型號、數量、設置場所、安裝位置、間距等符合設計要求,表面應無機械損傷、緊固部位應無松動。消電檢之應急照明及疏散指示標志檢測要點,北京定點消防檢測企業是負責西城電氣檢測的定點消電檢機構,可接受西城區各種類型建筑的消防設施檢測及電氣防火檢測,各類型大型活動電消檢測,臨時建筑的消檢電檢服務。2、燈具與供電線路之間不得使用插頭連接... 市消防支隊成立6個檢查組,集中對轄區人員密集場所開展火災隱患排查。消防支隊各檢查組采取不打招呼、隨機抽查的形式,分別對酒店、賓館、KTV等人員密集場所進行了排查。每到一處,檢查組都實地查看了各單位消防安全管理制度是否嚴格落實,疏散通道、安全出口是否保持暢通,疏散指示標志、消火栓、滅火... 消防供配電設施檢測要點(一)消防電源及其配電 1、核對消防控制室、消防水泵、消防電梯、防排煙設施、火災自動報警、漏電火災報警系統、自動滅火系統、應急照明、疏散指示標志和電動的防火門、窗、防火卷閥門等消防設備用電的負荷等級是否符合設計要求和現行國家有關標準的規定。電氣檢測之消防供配電設施檢測要點,北京電氣檢測專職從事消防檢測和電氣防火檢測,并提交消防部門檢查驗收所需的消防檢測報告,電氣及... 素有“滇黔鎖鑰”“云南咽喉”之稱的云南省曲靖市,是云南重要的工業城市,同時也是喀斯特地貌發育的典型地區。2017年年10月份以來,曲靖市公安消防支隊因地制宜,采取摸底排查、分類指導、約談定責、輿論監督等有效手段,對癥下藥督促轄區內115家“最不放心”區域場所查改自身火患,用“六式”消除消防隱患,為凈化全市消防安全環境貢獻了自身力量。北京恒泰消防淮海牌干粉滅火器工廠直營價格敬請電詢,北京負... |