隧道中固定式高压细水雾灭火系统研究

摘要

细水雾灭火系统具有耗水量少、环境友好、灭火效率高等优点，细水雾灭火技术近年来得到了较快的发展。随着高等级公路的发展，特别是山岭区高等级公路的修建，长大公路隧道的数量越来越多。作为一种特殊的建筑物，公路隧道结构复杂、环境密闭、交通量大、人员密集，存在车辆碰撞、车载易燃易爆物品、电气线路短路等等可能引发火灾的威胁。隧道内一旦发生火灾，可燃物产生的浓烟将从起火部位迅速向四处对流扩散，极难排除，逃生和救援工作困难，容易引起众多人员伤亡并可能造成隧道主体、附属设施的巨大破坏，带来恶劣的社会影响。因此，有必要开展隧道中固定式高压细水雾灭火系统的研究。本文以隧道中固定式高压细水雾灭火系统为研究对象，采用理论分析、仿真与实验相结合的手段对隧道火灾、火灾检测技术、细水雾灭火系统整体设计和组合式高压细水雾喷头进行了深入研究。文章分为六个部分： 第一章阐述了隧道火灾的现状、特点及隧道传统的灭火系统的缺点，分析了细水雾灭火系统在隧道中的应用优势，概述了国内外隧道细水雾灭火系统以及雾化喷头的研究现状。 第二章阐述了细水雾的定义、生成机理和灭火机理，比较了细水雾灭火系统与其他类型灭火系统的性能特点。 第三章应用火场模拟软件FDS，对隧道火灾环境进行火场仿真，研究火灾烟气流动和温度场变化规律，为火灾检测和消防系统的设计提供理论指导。 第四章根据火灾仿真结果设计了隧道火灾检测与报警系统，确定了火灾检测传感器的种类和安装位置，绘制了检测电路与信号传输电路，同时设计了隧道火灾IP摄像视频监控系统。 第五章根据隧道火灾特点及隧道消防设计规范设计了应用于隧道的高压细水雾灭火系统，并提出了系统控制方案。 第六章论述了射流理论，根据隧道消防实际需要和高压细水雾喷头的设计理论提出一种新型的组合式高压雾化喷头结构，并研制出高压细水雾喷头样品，对其开展雾化实验和灭火实验。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.1.1背景

1.1.2隧道火灾的特点及传统的隧道固定消防技术

1.1.3细水雾灭火系统在隧道中的应用优势

1.1.4课题的研究意义

1.2国内外细水雾灭火技术应用于隧道中的研究现状

1.2.1隧道细水雾灭火系统火灾检测技术的研究现状

1.2.2隧道细水雾灭火系统控制技术的研究现状

1.2.3国内外隧道细水雾灭火技术理论的研究现状

1.2.4隧道细水雾灭火系统的研制与应用现状

1.3本课题的研究内容与研究难点

1.3.1主要研究内容

1.3.2研究难点

第2章细水雾灭火技术

2.1细水雾灭火系统简介

2.1.1细水雾的定义

2.1.2细水雾灭火系统工作原理及其分类

2.2细水雾灭火系统的性能特点

2.2.1细水雾相对于水喷淋或常规水喷雾灭火系统的特点

2.2.2细水雾相对于气体灭火系统的特点

2.3细水雾的生成机理及其雾化方式

2.3.1细水雾生成机理

2.3.2细水雾的雾化方式

2.4细水雾的灭火机理

第3章隧道火灾FDS仿真研究

3.1 FDS仿真软件介绍

3.2基本方程及数值求解方法

3.3隧道火灾模型的建立

3.4烟气特性分析

3.4.1烟气扩散

3.4.2燃烧产物

3.5温度场分析

3.5.1热量分析

3.5.2火场温度

3.6小结

第4章隧道火灾检测与报警系统设计

4.1温度与火焰传感器复合式隧道火灾检测与报警系统硬件设计

4.1.1隧道火灾检测与报警系统硬件设计思路

4.1.2火焰传感器电路

4.1.3温度传感器电路

4.1.4温度信号的模数转换电路

4.1.5火灾信号无线发射电路

4.1.6火灾信号无线接收电路

4.1.7报警电路

4.1.8火灾检测与报警系统中PROFIBUS-DP现场总线DP主从站设计

4.2温度与火焰传感器复合式隧道火灾检测与报警系统软件设计

4.2.1火灾信号采集、判断与无线发射程序设计

4.2.2火灾信号接收、读取与报警程序设计

4.3基于IP摄像头的隧道火灾监视系统

4.3.1IP摄像头的特点及硬件组成

4.3.2 IP摄像头的接入方式

4.3.3 IP摄像头在隧道中的应用

第5章隧道中固定式高压细水雾灭火系统设计

5.1固定式高压细水雾灭火系统整体设计

5.1.1系统整体设计要求

5.1.2系统元件参数计算与确定

5.1.3系统设计注意事项

5.2隧道中固定式高压细水雾灭火系统空间布置

5.3细水雾灭火系统控制要求

5.3.1手动控制

5.3.2远程遥控

5.3.3自动控制

5.4单元细水雾灭火系统的PLC控制设计

5.4.1 PLC控制系统功能

5.4.2 PLC控制系统的硬件组态

5.4.3软件设计

5.5监控系统设计

5.5.1隧道火灾检测与报警系统监控

5.5.2细水雾灭火系统的PLC控制系统监控

第6章高压细水雾雾化喷头设计与实验

6.1射流理论

6.1.1紊动射流的分区结构

6.1.2紊动射流的速度分布

6.2高压细水雾喷头的设计理论

6.2.1细水雾雾化质量的评定标准

6.2.2高压细水雾喷头的雾化原理

6.2.3高压细水雾喷头的参数设计及其理论

6.3组合式细水雾喷头的结构设计

6.3.1单喷嘴结构设计

6.3.2组合喷头设计

6.4细水雾喷头实验研究

6.4.1单喷嘴雾化实验

6.4.2组合喷头灭火实验

结论与展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致 谢