热气溶胶灭火剂配方设计的快速优选法研究(4)

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（1）以氧化剂硝酸钾为基础，选择反应温度低、易分解气化降温的材料作为可燃剂和添加剂，不断调整配方，展开下列两项研究：

a.根据不同配方的灭火剂灭火时间/燃烧时间比值快速优选配方的研究；

b.根据不同配方的灭火剂燃烧温度和残留率判断配方优劣的研究；

（2）通过标准灭火弹检验运用快速优选的方法得出的灭火剂配方出口温度是否满足实验要求。

2 理论部分

2.1 热气溶胶灭火剂灭火机理

气溶胶指的是悬浮于气体介质中、直径必须在1μm以下的一种液体或固体微粒物质。气溶胶灭火剂由氧化剂、还原剂及粘合剂构成，属于烟火药的一种，通过燃烧反应产生由惰性气体和固体活性微粒组成的气溶胶体系，均匀地分布在被保护空间，通过物理、化学的双重协同作用来熄灭火灾。针对其灭火机理，下面分物理和化学抑制两个方面进行讲述。

(1)物理抑制作用[1]

气溶胶进入火焰后，由于胶体粒子非常小，比表面积非常大，很容易从火焰中吸收热量而使温度升高，达到一定温度后固体微粒发生溶化、气化直至分解而吸收大量热量，液体微滴也同时吸热升温或气化。由于灭火剂气溶胶中固体微粒大多为lμm左右，因而具有良好的悬浮能力和绕障能力，扩散迅速，易于进入火焰区并渗透到火焰出现的各种地方(深部火灾)，且有效保留时间长。气溶胶中的固体颗粒能在较短的时间内吸收火源所放出的一部分热量，使火焰的温度降低。

(2)化学抑制作用[1]

气溶胶的化学抑制作用总结两个方面：1)均相化学抑制作用。在热的作用下，气溶胶中的固体颗粒离解，以蒸气或阳离子的形式存在，在瞬间可能与燃烧中的活性基团H· 、OH·和O·发生多次链反应，消耗抑制其之间的放热反应，从而对燃烧反应起到抑制作用；2)非均相化学抑制作用。微米级气溶胶离子有表面能量很高的大比表面积，能够吸附链式反应传播者H· 、OH·和O·，并催化它们重新组成稳定的分子，从而使火源中燃烧过程的分支链式反应中断，其反应快速且反复进行，从而产生瞬时灭火并能有效防止再次着火的发生。

2.2 气溶胶灭火剂存在问题及解决方法

热气溶胶灭火剂本身不能灭火,它是通过有控制的燃烧反应产生大量的直径小于1 μm的活性气溶胶固体微粒、水汽和CO2 等惰性气体，利用活性固态微粒中断燃烧链反应的化学抑制作用和惰性气体的物理窒息来达到灭火目的的。热气溶胶灭火剂是通过燃烧反应而产生气溶胶，这一过程为放热反应，会使灭火剂配方本身产生较高的温度, 从而增大灭火剂的出口温度，产生以下不好的后果：

（1）由于高温，灭火装置喷口会形成外喷火焰，造成失火周围空间温度升高，可能会导致未燃的可燃物被引燃而增大火势的情况，对保护空间内的人和物造成伤害或损坏；

（2）灭火介质温度高，容易使灭火剂在空间的分布不均匀,从而影响灭火效果。文献综述

显然，在灭火过程中必需采取措施降低气溶胶的出口温度。首先优选灭火效果好且反应温度较低的热气溶胶灭火剂配方,同时采用物理或是化学的方法，以降低气溶胶的出口温度。澳大利亚的新标准规定了气溶胶出口温度不大于250 ℃，在距出口处0.5 m 处的温度不大于75 ℃，这是比较现实的指标[2]。根据中华人民共和国公共安全行业标准，灭火装置充装额定的灭火剂量，在20±0.5 ℃ 的条件下，其喷口温度要求不超过180 ℃。