壓縮空氣泡沫的隔熱防護(hù)性能研究

　　時(shí)間、泡沫厚度、泡沫滯留時(shí)間以及熱輻射強(qiáng)度五種因素對壓縮空氣泡沫隔熱防護(hù)性能(property)的影響(influence)。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上分析了壓縮空氣泡沫隔熱防護(hù)的機(jī)理及其主要影響因素，同時(shí)對消防部隊(duì)如何使用壓縮空氣泡沫系統(tǒng)進(jìn)行隔熱防護(hù)提出了相應(yīng)建議：滅火劑；壓縮空氣泡沫系統(tǒng)；隔熱防護(hù)：X913，TQ569標(biāo)志碼：A壓縮空氣泡系統(tǒng)由于省水、高效且兼具隔熱防護(hù)性能等優(yōu)點(diǎn)，目前已在北美、歐洲廣泛投入使用。以隔熱防護(hù)為目的的壓縮空氣泡一般用于森林火災(zāi)、化工火災(zāi)和城市建筑火災(zāi)中，可以在建筑物或比鄰建筑物上形成一個(gè)防護(hù)屏障壓縮空氣泡相比于傳統(tǒng)低倍數(shù)泡產(chǎn)生系統(tǒng)產(chǎn)生的泡，具有更大的密度、更小的粒徑和良好的泡均勻度有研究人員(personnel)曾推測，微小、細(xì)密的壓縮空氣泡排列在共同，依靠其中含有的熱傳導(dǎo)性較低的空氣發(fā)揮隔熱防護(hù)的作用。但是由于先前試驗(yàn)手段缺乏等因素，對壓縮空氣泡隔熱保護(hù)(bǎo hù )機(jī)理的研究還不夠深入，對壓縮空氣泡隔熱防護(hù)性能的主要影響因素也不甚了解(Find out)。因此，筆者研究了壓縮空氣泡的隔熱防護(hù)性能，對影響隔熱防護(hù)性能的各項(xiàng)因素進(jìn)行考察，以期提高對壓縮空氣泡隔熱防護(hù)性能的認(rèn)識，科學(xué)指導(dǎo)滅火救援實(shí)戰(zhàn)工作1試驗(yàn)儀器和試驗(yàn)方法1.1試驗(yàn)儀器試驗(yàn)儀器包括壓縮空氣泡隔熱防護(hù)性能試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)用壓縮空氣泡系統(tǒng)隔熱防護(hù)性能試驗(yàn)裝置主要由輻射板、樣品(sample)板以及采集系統(tǒng)組成，如所示。為了保證輻射分布均勻，采用兩塊電輻射板（600mnK 500mm）V型擺放（每塊輻射板功率為48kW）隔熱防護(hù)試驗(yàn)平臺由支架、泡樣品板（600mmX 250mm）及用于定位(Positioning)的導(dǎo)軌組成泡樣品板采用6mm厚度的水泥板，四周可安裝不同高度的金屬護(hù)圈，以便得到不同厚度的泡在水泥板中央位置打一小孔，從背面插入熱電偶，用于測量泡樣品板的溫升情況。電輻射板與地面垂直擺放，泡樣品板與地面接近垂直（有一極小的夾角，防止試驗(yàn)過程(guò chéng)中泡脫落），接講。離/cm輻射板距離一熱輻射強(qiáng)度曲線試驗(yàn)用壓縮空氣泡系統(tǒng)應(yīng)可為基礎(chǔ)性研究試驗(yàn)提供具有狀態(tài)可控的和可重復(fù)性的壓縮空氣泡因?yàn)閷?shí)戰(zhàn)用的壓縮空氣泡設(shè)備一方面滅火劑的流量過大，產(chǎn)生遠(yuǎn)超出試驗(yàn)所需量的泡；另一方面沒有辦法靈活地控制產(chǎn)生泡的數(shù)量和狀態(tài)，無法進(jìn)行精確(accurate)的重復(fù)性試驗(yàn)，因而無法用于試驗(yàn)性研究而試驗(yàn)專用的壓縮空氣泡系統(tǒng)很好地解決了上述問題，其安裝示意圖如所示1.2隔熱防護(hù)性能試驗(yàn)樣本及試驗(yàn)變量試驗(yàn)共選取了兩種國內(nèi)(guó nèi)外壓縮空氣泡樣品，簡稱FoamA和FoamB；選擇有一定代表性并且可操作基金項(xiàng)目：國?！笆晃濉笨萍贾危╯ustain）項(xiàng)目“A類泡沫保護(hù)和滅火性能評估及其應(yīng)用技術(shù)的研究”（2006BAK06B05-4-置一隔熱擋板（見），并將帶有泡沫的樣品臺放在導(dǎo)軌上，推至試驗(yàn)需要熱輻射的位置上。然后撤掉隔熱擋板，開始計(jì)時(shí)。采集泡沫板中心位置熱電偶的溫度，直至其到達(dá)試驗(yàn)所需溫度值3試驗(yàn)結(jié)果與討論3.1熱輻射強(qiáng)度的影響留時(shí)間為5min的條件下，不同熱輻射強(qiáng)度對泡沫隔熱防護(hù)性能的影響，如表2所示表2熱輻射強(qiáng)度對泡隔熱防護(hù)性能的影響閥10.泡沫溶液輸送管11.液體流量計(jì)13.耐壓儲(chǔ)罐17.進(jìn)氣管試驗(yàn)用壓縮空氣泡系統(tǒng)安裝示意圖根據(jù)國內(nèi)外資料和以前的研究，筆者選擇發(fā)泡倍數(shù)、25%析液時(shí)間、泡沫的厚度、泡沫滯留時(shí)間（即從施放泡沫到泡沫置于輻射板前接受熱輻射之間的時(shí)間）以及熱輻射強(qiáng)度五個(gè)因素為試驗(yàn)變量，分別考察其對泡沫隔熱防護(hù)性能的影晌影響效果(xiàoguǒ)以樣品板的溫升滯后時(shí)間來衡量，即壓縮空氣泡沫的隔熱防護(hù)能力主要以樣品板到達(dá)50°C和100°C的滯后時(shí)間表示筆者同時(shí)對空白樣品板（即不施加水或者泡沫的樣品板）在13.978.36及5.38kW/m2的熱輻射強(qiáng)度下溫升曲線進(jìn)行了標(biāo)定，如所示三個(gè)空白對比試驗(yàn)的參數(shù)，如表1所示熱輻射強(qiáng)度/kW/m2發(fā)泡倍數(shù)25%析液時(shí)間/s達(dá)50 C所用時(shí)間/s達(dá)100C所用由表2可知，樣本FoamA的隔熱防護(hù)能力隨熱輻射強(qiáng)度增加而降低。同表1中試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行對比可以看出，施加泡沫對于溫升滯后具有一定效果樣本FoamB的隔熱防護(hù)能力也隨熱輻射強(qiáng)度的增加而降f低筆者推測壓縮空氣泡沫具有隔熱防護(hù)作用主要是因?yàn)榕菽泻械拇罅靠諝馐菬岬牟涣紝?dǎo)體，在升溫初期，對樣品板具有一定的隔熱作用。隨著時(shí)間延長，溫度進(jìn)一步升高，泡沫逐漸破裂直至消失之后，起冷卻作用的則由泡沫變?yōu)樗?，水對樣品板的溫升滯后同樣也具有一定作用?/span>
　　2泡沫(foam)厚度的影響(influence)97kW/m2條件(tiáo jiàn)下，泡沫厚度對泡沫隔熱防護(hù)性能的影響，如表3泡厚度對泡隔熱防護(hù)性能的影響泡沫厚度/cm達(dá)到50C所用時(shí)間(time)/s達(dá)到100C所用時(shí)間/s383226112357將電輻射板啟動(dòng)20min后，熱輻射達(dá)到平衡以適宜的混合比，通過試驗(yàn)(test)壓縮空氣泡沫系統(tǒng)(system)產(chǎn)生適宜發(fā)泡倍數(shù)的隔熱防護(hù)泡沫，流量為11.并將其噴射至帶有所需厚度護(hù)圈的泡沫樣品板上，用直尺刮去多余泡沫在電輻射板與泡沫樣品板之間放由表3可以看出，泡沫覆蓋厚度越大，隔熱防護(hù)效果越好而這一點(diǎn)在相對較低的熱輻射強(qiáng)度條件下體現(xiàn)得更為明顯。對于試驗(yàn)樣本FoamB，其隔熱防護(hù)性能亦隨著泡沫厚度的增大而升高。但在實(shí)際火場應(yīng)用過程(guò chéng)中，泡沫厚度受制于實(shí)際火場工況條件，不能無限增大因此，建議消防部隊(duì)綜合考慮（consider)被保護(hù)對象的泡沫附著能力、火焰蔓延速度、消防用水的供應(yīng)能力、壓縮空氣泡沫的性能及儲(chǔ)備量等實(shí)際火場條件，來確定適宜的泡沫覆蓋厚度。
　　3泡沫(foam)滯留時(shí)間的影響從壓縮空氣泡沫的實(shí)際使用狀況來看，要求壓縮空白板熱輻射(Radiation)強(qiáng)度/kW/m2達(dá)到50C所用時(shí)間/s達(dá)到100C所用空氣泡沫具有一定的泡沫滯留時(shí)間，即壓縮空氣泡沫需要在被保護(hù)建筑物上滯留一段時(shí)間之后，仍需保持一定的隔熱防護(hù)能力，這樣才有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值試驗(yàn)中分別考察了51530min3個(gè)滯留時(shí)間對壓縮空氣泡沫隔熱防護(hù)性能的影響泡沫厚度為6cm，熱輻射強(qiáng)度為8.36kW/m！試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。
　　表4泡滯留時(shí)間對泡隔熱防護(hù)性能(property)的影響氣泡沫隔熱防護(hù)性能最重要的指標(biāo)，因?yàn)?5%析液時(shí)間是衡量泡沫穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)，25%析液時(shí)間越長，泡沫越穩(wěn)定，耐熱輻射(Radiation)能力也越妊只有25%析液時(shí)間在20min以上的壓縮空氣(Basin air)泡沫，才會(huì)有效發(fā)揮(表現(xiàn)出內(nèi)在的能力)隔熱防護(hù)作用
　　5發(fā)泡倍數(shù)的影響泡滯留時(shí)間/min樣本名稱25%析液時(shí)間/s發(fā)泡倍數(shù)達(dá)50°〔：所用時(shí)間/s達(dá)100所用時(shí)間/s5Foam 36kW/m2條件下，發(fā)泡倍數(shù)對于溫升滯后時(shí)間的影響，見表5所示表5發(fā)泡倍數(shù)對泡隔熱防護(hù)性能的影響五種因素對于壓縮空氣泡沫隔熱防護(hù)性能的影響，如表6所示表6五種因素的影響項(xiàng)目熱輻射強(qiáng)度泡厚度發(fā)泡倍數(shù)25%析液時(shí)間泡滯留時(shí)間與壓縮空氣泡隔熱防護(hù)性能的關(guān)系反比正比正比正比反比由表4可以看出，隨著滯留時(shí)間的增加，泡沫的隔熱防護(hù)能力逐漸降低特別是25%析液時(shí)間小于10min的樣品FoamB，滯留15min之后，其隔熱防護(hù)能力下降較為明顯；滯留30min之后，隔熱防護(hù)能力則下降更多。昆山空壓機(jī)維修軸承跑外圈一般是因?yàn)榕浜系木炔粔蛞约巴馊Χㄎ环绞皆O(shè)計(jì)不合理造成的。并非所有機(jī)頭都按這個(gè)時(shí)間進(jìn)行，如果保養(yǎng)好的可以延后，保養(yǎng)差的則需要提前。 昆山空壓機(jī)是一種用以壓縮氣體的設(shè)備?？諝鈮嚎s機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)是非常大的應(yīng)用程序。而25%析液時(shí)間長于30min的樣品FoamA，其隔熱防護(hù)能力受滯留時(shí)間的影響則相對較小。
　　3.425%析液時(shí)間影響由表4可以看出，泡沫的隔熱防護(hù)(能力與泡沫的25%析液時(shí)間成正比25%析液時(shí)間長的隔熱防護(hù)泡沫，其隔熱防護(hù)性能(property)也妊同時(shí)，需要特別指出的是，試驗(yàn)中泡沫樣品板采用6mm厚度的水泥（材料(Material):粉狀水硬性無機(jī)膠凝材料)板，而水泥板吸水性較強(qiáng)但在現(xiàn)實(shí)中，實(shí)際火災(zāi)工況較為復(fù)雜，建筑材料多種多樣，吸水性大多比水泥板差。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)冷卻水通過管道進(jìn)入空壓機(jī)中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過主電機(jī)上部的兩組換熱器冷卻電機(jī)繞組，還有一路對油冷卻器進(jìn)行冷卻。為保證試驗(yàn)?zāi)軌蜻M(jìn)行有效對比，而選擇吸水能力強(qiáng)泡沫易于粘附和覆蓋的樣品板通過試驗(yàn)觀察，25%析液時(shí)間還影響隔熱防護(hù)泡沫對被保護(hù)對象的粘附能力，25%析液時(shí)間長的隔熱防護(hù)泡沫，對于大多數(shù)建筑材料均有較好的粘附能力，可保證其隔熱防護(hù)效果能夠有效發(fā)揮，即可以在更長的時(shí)間范圍(fàn wéi)內(nèi)發(fā)揮隔熱保護(hù)性能而25%析液時(shí)間短的隔熱防護(hù)泡沫，在大多數(shù)建筑材料表面(appearance)的粘附能力較差，無法有效覆蓋于建筑物垂直表面，無法有效發(fā)揮其隔熱防護(hù)作甩由于試驗(yàn)條件和時(shí)間所限，筆者未得出25%析液時(shí)間和泡沫粘附能力的量化對應(yīng)關(guān)系再者，25%析液時(shí)間長的壓縮空氣泡沫其泡沫粘度也相對較大，可以提供更大的泡沫覆蓋厚度，從而提高壓縮空氣泡沫的隔熱防護(hù)性能綜上所述，筆者認(rèn)為25%析液時(shí)間是衡量壓縮空1從表5可以看到，發(fā)泡倍數(shù)越高，泡沫達(dá)50°C和100°C的時(shí)間越長，即發(fā)泡倍數(shù)越高，泡沫的隔熱防護(hù)性能越妊當(dāng)發(fā)泡倍數(shù)在30倍以上時(shí)，可以獲得較好的隔熱防護(hù)效果另外，試驗(yàn)驗(yàn)證具有較高發(fā)泡倍數(shù)的泡沫通常具有較長的25%析液時(shí)間。因此，用于隔熱防護(hù)的壓縮空氣泡沫的發(fā)泡倍數(shù)應(yīng)大于或等于30倍，而且發(fā)泡倍數(shù)越高，泡沫越“輕”，越容易附著在被保護(hù)建筑物的表面，在質(zhì)量相同的情況(Condition)下，可以提高泡沫覆蓋的厚度及泡沫的隔熱防護(hù)能力但是越“輕”的泡沫，越容易受風(fēng)力等外界條件影響，易被吹走因此，在實(shí)際火災(zāi)工況條件下，30倍以上是較為適宜的發(fā)泡倍數(shù)而消防部隊(duì)在配置壓縮空氣泡沫系統(tǒng)用泡沫滅火劑時(shí)，應(yīng)注意泡沫滅火劑的發(fā)泡能力要符合具體的使用要求3.6試驗(yàn)結(jié)論目前國內(nèi)外壓縮空氣泡沫系統(tǒng)用泡沫滅火劑主要性能的差別基本都在于25%析液時(shí)間的差異25%析液時(shí)間的長短，主要取決于滅火藥劑本身的組分，而又決定了滅火泡沫的隔熱防護(hù)能力。因此，建議消防部隊(duì)在配置壓縮空氣泡沫系統(tǒng)用泡沫滅火劑時(shí)，要求泡沫供應(yīng)商提供該種泡沫在壓縮空氣泡沫系統(tǒng)中的技術(shù)參數(shù)，包括25%析液時(shí)間、發(fā)泡倍數(shù)等指標(biāo)，只有這些指標(biāo)都符合要求，才能確保發(fā)揮壓縮空氣泡沫系統(tǒng)的優(yōu)勢，達(dá)到滅火救援實(shí)戰(zhàn)的實(shí)際要求滅火劑與阻燃材料有機(jī)鹵系阻燃劑火災(zāi)煙氣的毒性影響評價(jià)何翊，董希琳，吳立志（中國人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院，河北廊坊065000）類，研究（research)了人體毒性、生態(tài)毒性、光化學(xué)煙霧等6類毒性影響指標(biāo)，并給出了各個(gè)影響類別潛值的計(jì)算方法。在各類單項(xiàng)影響指標(biāo)的基礎(chǔ)上，提出了毒性影響指數(shù)化方程，可簡單全面地評價(jià)有機(jī)鹵系阻燃劑燃燒產(chǎn)物的綜合毒性影響。
　　為了降低易燃材料大量使用(use)而帶來的火災(zāi)危害，必須對易燃和可燃材料進(jìn)行阻燃處理，這使阻燃材料得到迅速發(fā)展(Develop)有機(jī)鹵系阻燃劑（包括溴系和氯系阻燃劑）是產(chǎn)量最大的有機(jī)阻燃劑有機(jī)鹵系阻燃材料在使用過程中對人類健康和生態(tài)環(huán)境有一定的負(fù)面影響(influence)當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，含鹵材料的分解和燃燒會(huì)產(chǎn)生大量煙霧，煙霧中含有多種有毒氣體，而且火災(zāi)期間煙霧幾乎不會(huì)減少。昆山空壓機(jī)維修是更換全部磨損的零件，空壓機(jī)轉(zhuǎn)1000個(gè)小時(shí)或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區(qū)，則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機(jī)，檢查壓縮機(jī)所有部件，排除壓縮機(jī)所有故障。為正確估計(jì)火災(zāi)煙氣毒性危險(xiǎn)(Danger)形勢，筆者綜合研究了有機(jī)鹵系阻燃劑火災(zāi)煙氣毒性影響的指數(shù)(index)化方法，并闡述了有機(jī)鹵系阻燃劑潛值（潛在的毒性影響能力）的計(jì)算方法。
　　1燃燒產(chǎn)物及毒性每起火災(zāi)的成因、條件和環(huán)境各不相同，其燃燒產(chǎn)物千差萬別，成分也非常(very much)復(fù)雜總體上看，火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣主要是由以下4類物質(zhì)(substance)組成的具有較高溫(high temperature)度的均勻混合物：4結(jié)語根據(jù)隔熱防護(hù)性能研究的試驗(yàn)結(jié)果，建議消防部隊(duì)在以隔熱防護(hù)為目的使用(use)壓縮(compression)空氣泡沫消防車時(shí)注意以下幾點(diǎn)：盡量提高(泡沫覆蓋厚度，泡沫覆蓋厚度越大，隔熱防護(hù)效果越好。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)是回轉(zhuǎn)式連續(xù)氣流壓縮機(jī)，在其中高速旋轉(zhuǎn)的葉片使通過它的氣體加速，從而將速度能轉(zhuǎn)化為壓力。這種轉(zhuǎn)化部分發(fā)生在旋轉(zhuǎn)葉片上，部分發(fā)生在固定的擴(kuò)壓器或回流器擋板上。
　　盡量選擇比比較高的發(fā)泡倍數(shù)，一般應(yīng)在30倍以上25%析液時(shí)間越長的泡沫，其隔熱防護(hù)效果越明顯25%析液時(shí)間應(yīng)大于20min才會(huì)有比較好的隔熱防護(hù)效果筆者建議消防部隊(duì)在配置壓縮空氣泡沫時(shí)，應(yīng)選擇25%析液時(shí)間至少為20min以上（20°C）的壓縮空氣泡沫滅火劑產(chǎn)品(Product)，以更好地發(fā)揮壓縮空氣泡沫消防車的隔熱防護(hù)作戰(zhàn)能力。