壓縮空氣泡沫的隔熱防護性能研究

　　時間、泡沫厚度、泡沫滯留時間以及熱輻射強度五種因素對壓縮空氣泡沫隔熱防護性能(property)的影響(influence)。在試驗的基礎(chǔ)上分析了壓縮空氣泡沫隔熱防護的機理及其主要影響因素，同時對消防部隊如何使用壓縮空氣泡沫系統(tǒng)進行隔熱防護提出了相應(yīng)建議：滅火劑；壓縮空氣泡沫系統(tǒng)；隔熱防護：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性能等優(yōu)點，目前已在北美、歐洲廣泛投入使用。以隔熱防護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防護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)揮隔熱防護的作用。但是由于先前試驗手段缺乏等因素，對壓縮空氣泡隔熱保護(bǎo hù )機理的研究還不夠深入，對壓縮空氣泡隔熱防護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性能，對影響隔熱防護性能的各項因素進行考察，以期提高對壓縮空氣泡隔熱防護性能的認識，科學(xué)指導(dǎo)滅火救援實戰(zhàn)工作1試驗儀器和試驗方法1.1試驗儀器試驗儀器包括壓縮空氣泡隔熱防護性能試驗裝置及試驗用壓縮空氣泡系統(tǒng)隔熱防護性能試驗裝置主要由輻射板、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）隔熱防護試驗平臺由支架、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，防止試驗過程(guò chéng)中泡脫落），接講。離/cm輻射板距離一熱輻射強度曲線試驗用壓縮空氣泡系統(tǒng)應(yīng)可為基礎(chǔ)性研究試驗提供具有狀態(tài)可控的和可重復(fù)性的壓縮空氣泡因為實戰(zhàn)用的壓縮空氣泡設(shè)備一方面滅火劑的流量過大，產(chǎn)生遠超出試驗所需量的泡；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)，無法進行精確(accurate)的重復(fù)性試驗，因而無法用于試驗性研究而試驗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隔熱防護性能試驗樣本及試驗變量試驗共選取了兩種國內(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目：國?！笆晃濉笨萍贾危╯ustain）項目“A類泡沫保護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，推至試驗需要熱輻射的位置上。然后撤掉隔熱擋板，開始計時。采集泡沫板中心位置熱電偶的溫度，直至其到達試驗所需溫度值3試驗結(jié)果與討論3.1熱輻射強度的影響留時間為5min的條件下，不同熱輻射強度對泡沫隔熱防護性能的影響，如表2所示表2熱輻射強度對泡隔熱防護性能的影響閥10.泡沫溶液輸送管11.液體流量計13.耐壓儲罐17.進氣管試驗用壓縮空氣泡系統(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%析液時間、泡沫的厚度、泡沫滯留時間（即從施放泡沫到泡沫置于輻射板前接受熱輻射之間的時間）以及熱輻射強度五個因素為試驗變量，分別考察其對泡沫隔熱防護性能的影晌影響效果(xiàoguǒ)以樣品板的溫升滯后時間來衡量，即壓縮空氣泡沫的隔熱防護能力主要以樣品板到達50°C和100°C的滯后時間表示筆者同時對空白樣品板（即不施加水或者泡沫的樣品板）在13.978.36及5.38kW/m2的熱輻射強度下溫升曲線進行了標(biāo)定，如所示三個空白對比試驗的參數(shù)，如表1所示熱輻射強度/kW/m2發(fā)泡倍數(shù)25%析液時間/s達50 C所用時間/s達100C所用由表2可知，樣本FoamA的隔熱防護能力隨熱輻射強度增加而降低。同表1中試驗參數(shù)進行對比可以看出，施加泡沫對于溫升滯后具有一定效果樣本FoamB的隔熱防護能力也隨熱輻射強度的增加而降f低筆者推測壓縮空氣泡沫具有隔熱防護作用主要是因為泡沫中含有的大量空氣是熱的不良導(dǎo)體，在升溫初期，對樣品板具有一定的隔熱作用。隨著時間延長，溫度進一步升高，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畬悠钒宓臏厣郎笸瑯右簿哂幸欢ㄗ饔谩?/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性能的影響，如表3泡厚度對泡隔熱防護性能的影響泡沫厚度/cm達到50C所用時間(time)/s達到100C所用時間/s383226112357將電輻射板啟動20min后，熱輻射達到平衡以適宜的混合比，通過試驗(test)壓縮空氣泡沫系統(tǒng)(system)產(chǎn)生適宜發(fā)泡倍數(shù)的隔熱防護泡沫，流量為11.并將其噴射至帶有所需厚度護圈的泡沫樣品板上，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，隔熱防護效果越好而這一點在相對較低的熱輻射強度條件下體現(xiàn)得更為明顯。對于試驗樣本FoamB，其隔熱防護性能亦隨著泡沫厚度的增大而升高。但在實際火場應(yīng)用過程(guò chéng)中，泡沫厚度受制于實際火場工況條件，不能無限增大因此，建議消防部隊綜合考慮（consider)被保護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備量等實際火場條件，來確定適宜的泡沫覆蓋厚度。
　　3泡沫(foam)滯留時間的影響從壓縮空氣泡沫的實際使用狀況來看，要求壓縮空白板熱輻射(Radiation)強度/kW/m2達到50C所用時間/s達到100C所用空氣泡沫具有一定的泡沫滯留時間，即壓縮空氣泡沫需要在被保護建筑物上滯留一段時間之后，仍需保持一定的隔熱防護能力，這樣才有實際應(yīng)用價值試驗中分別考察了51530min3個滯留時間對壓縮空氣泡沫隔熱防護性能的影響泡沫厚度為6cm，熱輻射強度為8.36kW/m！試驗結(jié)果如表4所示。
　　表4泡滯留時間對泡隔熱防護性能(property)的影響氣泡沫隔熱防護性能最重要的指標(biāo)，因為25%析液時間是衡量泡沫穩(wěn)定性的一個重要指標(biāo)，25%析液時間越長，泡沫越穩(wěn)定，耐熱輻射(Radiation)能力也越妊只有25%析液時間在20min以上的壓縮空氣(Basin air)泡沫，才會有效發(fā)揮(表現(xiàn)出內(nèi)在的能力)隔熱防護作用
　　5發(fā)泡倍數(shù)的影響泡滯留時間/min樣本名稱25%析液時間/s發(fā)泡倍數(shù)達50°〔：所用時間/s達100所用時間/s5Foam 36kW/m2條件下，發(fā)泡倍數(shù)對于溫升滯后時間的影響，見表5所示表5發(fā)泡倍數(shù)對泡隔熱防護性能的影響五種因素對于壓縮空氣泡沫隔熱防護性能的影響，如表6所示表6五種因素的影響項目熱輻射強度泡厚度發(fā)泡倍數(shù)25%析液時間泡滯留時間與壓縮空氣泡隔熱防護性能的關(guān)系反比正比正比正比反比由表4可以看出，隨著滯留時間的增加，泡沫的隔熱防護能力逐漸降低特別是25%析液時間小于10min的樣品FoamB，滯留15min之后，其隔熱防護能力下降較為明顯；滯留30min之后，隔熱防護能力則下降更多。昆山空壓機維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設(shè)計不合理造成的。并非所有機頭都按這個時間進行，如果保養(yǎng)好的可以延后，保養(yǎng)差的則需要提前。 昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設(shè)備?？諝鈮嚎s機與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機是非常大的應(yīng)用程序。而25%析液時間長于30min的樣品FoamA，其隔熱防護能力受滯留時間的影響則相對較小。
　　3.425%析液時間影響由表4可以看出，泡沫的隔熱防護(能力與泡沫的25%析液時間成正比25%析液時間長的隔熱防護泡沫，其隔熱防護性能(property)也妊同時，需要特別指出的是，試驗中泡沫樣品板采用6mm厚度的水泥（材料(Material):粉狀水硬性無機膠凝材料)板，而水泥板吸水性較強但在現(xiàn)實中，實際火災(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。昆山空壓機保養(yǎng)冷卻水通過管道進入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進行冷卻降溫，再進入后冷器對排氣進行冷卻，另一路冷卻水進水管道經(jīng)過主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進行冷卻。為保證試驗?zāi)軌蜻M行有效對比，而選擇吸水能力強泡沫易于粘附和覆蓋的樣品板通過試驗觀察，25%析液時間還影響隔熱防護泡沫對被保護對象的粘附能力，25%析液時間長的隔熱防護泡沫，對于大多數(shù)建筑材料均有較好的粘附能力，可保證其隔熱防護效果能夠有效發(fā)揮，即可以在更長的時間范圍(fàn wéi)內(nèi)發(fā)揮隔熱保護性能而25%析液時間短的隔熱防護泡沫，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)揮其隔熱防護作甩由于試驗條件和時間所限，筆者未得出25%析液時間和泡沫粘附能力的量化對應(yīng)關(guān)系再者，25%析液時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性能綜上所述，筆者認為25%析液時間是衡量壓縮空1從表5可以看到，發(fā)泡倍數(shù)越高，泡沫達50°C和100°C的時間越長，即發(fā)泡倍數(shù)越高，泡沫的隔熱防護性能越妊當(dāng)發(fā)泡倍數(shù)在30倍以上時，可以獲得較好的隔熱防護效果另外，試驗驗證具有較高發(fā)泡倍數(shù)的泡沫通常具有較長的25%析液時間。因此，用于隔熱防護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)而消防部隊在配置壓縮空氣泡沫系統(tǒng)用泡沫滅火劑時，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%析液時間的差異25%析液時間的長短，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能力。因此，建議消防部隊在配置壓縮空氣泡沫系統(tǒng)用泡沫滅火劑時，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，達到滅火救援實戰(zhàn)的實際要求滅火劑與阻燃材料有機鹵系阻燃劑火災(zāi)煙氣的毒性影響評價何翊，董希琳，吳立志（中國人民武裝警察部隊學(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)，并給出了各個影響類別潛值的計算方法。在各類單項影響指標(biāo)的基礎(chǔ)上，提出了毒性影響指數(shù)化方程，可簡單全面地評價有機鹵系阻燃劑燃燒產(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行阻燃處理，這使阻燃材料得到迅速發(fā)展(Develop)有機鹵系阻燃劑（包括溴系和氯系阻燃劑）是產(chǎn)量最大的有機阻燃劑有機鹵系阻燃材料在使用過程中對人類健康和生態(tài)環(huán)境有一定的負面影響(influence)當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，含鹵材料的分解和燃燒會產(chǎn)生大量煙霧，煙霧中含有多種有毒氣體，而且火災(zāi)期間煙霧幾乎不會減少。昆山空壓機維修是更換全部磨損的零件，空壓機轉(zhuǎn)1000個小時或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區(qū)，則更換時間間隔要縮短。濾清器維修時必須停機，檢查壓縮機所有部件，排除壓縮機所有故障。為正確估計火災(zāi)煙氣毒性危險(Danger)形勢，筆者綜合研究了有機鹵系阻燃劑火災(zāi)煙氣毒性影響的指數(shù)(index)化方法，并闡述了有機鹵系阻燃劑潛值（潛在的毒性影響能力）的計算方法。
　　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)隔熱防護性能研究的試驗結(jié)果，建議消防部隊在以隔熱防護為目的使用(use)壓縮(compression)空氣泡沫消防車時注意以下幾點：盡量提高(泡沫覆蓋厚度，泡沫覆蓋厚度越大，隔熱防護效果越好。昆山空壓機保養(yǎng)是回轉(zhuǎn)式連續(xù)氣流壓縮機，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%析液時間越長的泡沫，其隔熱防護效果越明顯25%析液時間應(yīng)大于20min才會有比較好的隔熱防護效果筆者建議消防部隊在配置壓縮空氣泡沫時，應(yīng)選擇25%析液時間至少為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作戰(zhàn)能力。