巷道内氮气细水雾灭火降温特性实验研究

摘要

火灾是煤矿生产中的主要灾害，严重威胁着矿井安全生产，特别是煤矿井下巷道发生火灾后，由于其空间相对狭小，燃烧产生的大量有毒气体严重危害矿工的人身安全，严重时巷道内风流发生紊乱，往往会造成更严重的人身财产损失。细水雾防灭火技术作为一种新型防灭火技术手段，因其清洁、高效、成本低以及对人员和设备安全等优点而被广泛应用于消防行业，近年来学者们针对该技术在煤矿井下巷道的应用也进行了相关的研究，为了发展该技术在井下巷道中的应用，本文采用实验和数值模拟以及理论分析相结合的方法，研究了氮气细水雾在模拟巷道中的运动及防灭火降温特性。
　　首先构建了细水雾产雾实验系统研究了不同气、水流动参数条件下氮气细水雾雾化的临界条件以及粒度分布规律，确定了雾化装置的最佳工况参数。其次建立了小尺度的模拟巷道试验台，并开展了在不同通风方式和风速条件下对不同粒径细水雾的扩散运动特性影响规律的实验，建立了细水雾雾滴在模拟巷道中的运动方程，阐述了细水雾在通风巷道中的扩散规律、运动轨迹及其影响因素。
　　再者，利用模拟巷道实验台还开展了巷道不同通风条件下细水雾熄灭抑制煤油模拟火源的实验。通过改变细水雾粒径大小、火源燃烧强度、巷道通风风速、通风方式和巷道倾斜角度等条件，研究了细水雾在不同条件下的熄灭抑制火源的有效性，分析了影响其灭火降温效果的因素，总结出了细水雾特征参数与灭火降温功效之间的关系。
　　本文的研究为氮气细水雾抑制巷道火灾增添了理论内容，有利于掌握细水雾在巷道不同条件下的灭火降温功效和规律，并有利于推动氮气细水雾在煤矿防灭火领域的应用。

目录

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致谢

变量注释表

1.绪论

1.1研究背景与意义（Research Background and Significance）

1.2 国内外研究现状（ Current Research Status in Domestic and Abroad）

1.3研究目标与内容（Targets and Contents of the Research）

1.4研究的技术路线（Technical Routes）

2.巷道氮气细水雾灭火模拟实验台的构建

2.1巷道尺度关系的建立(Establishment of Modeling Tunnel Scale Relation)

2.2 巷道氮气细水雾灭火模拟实验台的构建(Construction of Modeling Tunnel Test-Bed for Water Mist with Nitrogen Fire Extinguishing)

2.3实验测量系统(Experimental Measurement System)

2.4本章小结(Summary)

3. 模拟巷道中氮气细水雾雾场及扩散特性实验

3.1实验方法(Experimental Method)

3.2氮气细水雾雾化粒径的实验研究（Experimental Study on the Particle Size Distribution of Water Mist with Nitrogen）

3.3氮气细水雾在模拟巷道中的雾化效果(The Atomization Effect of Water Mist with Nitrogen in Modeling Tunnel)

3.4氮气细水雾在模拟巷道中动力学特性(Dynamic Characteristics of Water Mist with Nitrogen in Modeling Tunnel )

3.5本章小结(Summary)

4. 氮气细水雾在模拟巷道中灭火特性实验研究

4.1氮气细水雾灭火机理(Fire Extinguishing Mechanism of Water Mist with Nitrogen)

4.2实验方法(Experimental Method)

4.3 模拟巷道通风对燃烧源燃烧速率的影响(Influence of Ventilation on Combustion Rate of Fuel in Modeling Tunnel)

4.4氮气细水雾灭火效果分析(Analysis of Extinguishing Effect of Water Mist with Nitrogen)

4.5巷道倾斜角度和巷道通风方式对灭火效果的影响(Influence of Ventilation Mode and Inclined Angle on Fire Extinguishing of Fuel in Modeling Tunnel)

4.6氮气细水雾粒径对灭火的影响(Influence of Water Mist with Nitrogen Particle Size on Fire Extinguishing )

4.7 氮气细水雾在模拟巷道中的降温特性(Modeling Tunnel Temperature Variation )

4.8氮气细水雾对模拟巷道内有害气体产物的抑制(Inhibition of Harmful Gas in Modeling Tunnel )

4.9本章小结(Summary)

5.结论与展望

5.1结论（Conclusions）

5.2创新点（Innovative Points）

5.3展望（Expectation）

参考文献

附录

作者简历

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