CN103285546B

CN103285546B - 液态七氟丙烷灭火剂低温低压雾化喷头

Info

Publication number: CN103285546B
Application number: CN201310266450.0A
Authority: CN
Inventors: 董海斌; 张玉贤; 刘连喜; 许春元; 杨震铭; 高云升; 卢政强; 王晴; 贾静
Original assignee: Tianjin Fire Fighting Institute Ministry of Public Security
Current assignee: Shenzhen Yinte Safety Technology Co ltd
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: CN103285546A

Abstract

本发明涉及一种液态七氟丙烷灭火剂低温低压雾化喷头，包括主转接头和喷头壳体，主转接头上装配喷头壳体，喷头壳体的一端为锥体，锥体斜面上加工有若干个安装螺孔，若干个安装螺孔环形排列，锥体顶端是喷头壳体的顶部平面，顶部平面中心加工有一个安装螺孔，若干个安装螺孔用于安装离心喷嘴，由若干个离心喷嘴并联构成喷嘴组，喷嘴组总流量为4000g/s，单个离心喷嘴流量为572g/s，单个喷嘴喷雾锥角范围为60°，整个喷嘴组喷雾锥角范围为120°，其有益效果是：既保证了单个离心喷嘴流量、喷雾强度，又增大了喷头整体喷雾锥角范围，有效提高了液态七氟丙烷灭火剂在低温低压条件下喷放后的雾化性能，使七氟丙烷灭火剂在保护空间内形成良好的全淹没效果，达到有效扑灭火灾的目的。

Description

液态七氟丙烷灭火剂低温低压雾化喷头

技术领域

本发明涉及消防器材，特别涉及一种液态七氟丙烷灭火剂低温低压雾化喷头，可有效提高液态七氟丙烷灭火剂在低温低压条件下喷放后的雾化性能，使七氟丙烷灭火剂在保护空间内形成良好的全淹没效果，达到有效扑灭火灾的目的。

背景技术

七氟丙烷（HFC－227ea）是一种化学合成的洁净气体灭火剂。它无色、无味、无毒、不导电、不污染被保护对象。特别是对大气臭氧层无破坏作用，是卤代烷灭火剂在现阶段比较理想的替代物。该灭火剂的灭火效能高、速度快、无二次污染。

管网式七氟丙烷灭火系统和无管网式七氟丙烷灭火装置是工程应用较多的两类灭火设备。根据国家标准《气体灭火系统及部件》GB25972-2010和《柜式气体灭火装置》GB16670-2006的规定，这两类灭火设备的工作环境温度范围为0℃～50℃，灭火剂喷射时间不大于10s。而在某消防工程设计中，其工作环境温度为－15℃～50℃，不满足国家标准对管网式七氟丙烷灭火系统和无管网式七氟丙烷灭火装置的温度要求。因七氟丙烷灭火剂临界气化温度为－16℃，饱和蒸汽压为0.3MPa。工作环境温度为－15℃条件下，若采用常规喷嘴，七氟丙烷灭火剂喷放后不能被气化，以液态形式喷放到保护空间中，在保护空间内不能形成全淹没效果，对扑灭火灾造成一定的难度。因此，需要研究一种在低温环境下能使液态七氟丙烷灭火剂雾化的喷嘴，使七氟丙烷灭火剂在保护空间内形成良好的全淹没效果，达到有效扑灭火灾的目的。

发明内容

为了克服常规喷嘴的不足，本发明提供一种液态七氟丙烷灭火剂低温低压雾化喷头的设计方案，从结构上采用多个离心喷嘴并联，通过结构改造，力求有效提高液态七氟丙烷灭火剂在低温低压条件下喷放后的雾化性能，使七氟丙烷灭火剂在保护空间内形成良好的全淹没效果，达到有效扑灭火灾的目的。

本发明是通过这样的技术方案实现的：一种液态七氟丙烷灭火剂低温低压雾化喷头，包括主转接头和喷头壳体，其特征在于，主转接头上装配喷头壳体，喷头壳体的一端为锥体，锥体斜面上加工有若干个安装螺孔，若干个安装螺孔环形排列，锥体顶端是喷头壳体的顶部平面，顶部平面中心加工有一个安装螺孔，若干个安装螺孔用于安装离心喷嘴，由若干个离心喷嘴并联构成喷嘴组；离心喷嘴包括喷嘴壳体与涡流器；

所述喷嘴组总流量为4000g/s，单个离心喷嘴流量为572g/s，单个喷嘴喷雾锥角范围为60°，整个喷嘴组喷雾锥角范围为120°；

液态七氟丙烷灭火剂低温低压雾化喷头实现方法是：

根据计算离心喷嘴流量公式计算离心喷嘴流量：

， ----------式1

式1中：

q _mh――离心喷嘴流量；

――孔流量系数；

――离心喷嘴出口直径（cm）；

――喷嘴孔压降（Pa）；

――流体密度（g/cm³）；

其中：流量系数和喷雾锥角主要取决于喷嘴几何特性系数及结构形状，利用阿勃拉莫维奇的理论公式定量确定流量系数、喷雾锥角和几何特性系数A的关系，公式如下：

； ---------- 式2

； ----------式3

；----------式4

； ----------式5

式3、式4和式5中：

A――离心喷嘴几何特性系数；

R――切向孔轴线到喷嘴轴线的距离；

――喷嘴出口半径；

――切向进口孔半径；

――切向进口孔的数目；

――喷雾半锥角；

――喷嘴出口有效截面系数；

涡流器式离心喷嘴几何特性系数：

；----------式6

式6中：

――离心喷嘴几何特性系数；

――涡流器通道横截面积；

――涡流器通道数目（螺旋通道头数）；

――涡流器通道螺旋升角；

离心喷嘴质量中径计算公式：

，----------式7

，----------式8

----------式9

式7、式8和式9中：

――离心喷嘴几何特性系数；

――喷嘴出口截面当量速度（m/s）, ;----------式10

――液体表面张力（N/m）；

――液滴质量中径（μm）；

――喷嘴出口直径（mm）；

――液体运动粘度(m²/s)，；----------式11，其中：μ-----动力粘度（pa.s）， ρ-----密度(kg/ m³)。

根据上述计算公式计算获得液态七氟丙烷灭火剂低温低压雾化喷头的技术数据。

本发明的有益效果是：从结构上采用多个离心喷嘴并联，单个喷嘴喷雾锥角为60°，整个喷嘴组喷雾锥角为120°，即保证了单个离心喷嘴流量、喷雾强度，又增大了喷头整体喷雾锥角范围，有效提高了液态七氟丙烷灭火剂在低温低压条件下喷放后的雾化性能，使七氟丙烷灭火剂在保护空间内形成良好的全淹没效果，达到有效扑灭火灾的目的。

附图说明

图1、本发明雾化喷头立体图；

图2、雾化喷头主转接头与喷头壳体装配图；

图3、主转接头主视图；

图4、主转接头左视图；

图5、喷头壳体主视图；

图6、喷头壳体左视图；

图7、喷头壳体俯视图；

图8、喷嘴装配图；

图9、喷嘴壳体主视图；

图10、喷嘴壳体俯视图；

图11、涡流器主视图；

图12、涡流器左视图；

图13、涡流器A-A剖视图.

图中：1.主转接头，2.喷头壳体，3.离心喷嘴，21. 锥体斜面，22. 安装螺孔，23. 顶部平面，31. 喷嘴壳体，32. 涡流器。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明：

如图1至图13所示，液态七氟丙烷灭火剂低温低压雾化喷头，包括主转接头1和喷头壳

体2，主转接头1上装配喷头壳体2，喷头壳体2的一端为锥体21，锥体21斜面上加工有若

干个安装螺孔22，若干个安装螺孔22环形排列，环形排列的安锥体斜面21顶端是喷头壳体2

的顶部平面23，顶部平面23中心加工有一个安装螺孔22 ，若干个安装螺孔22用于安装离心

喷嘴3，由若干个离心喷嘴3并联构成喷嘴组；离心喷嘴3包括喷嘴壳体31与涡流器32。

本实施例中：喷嘴组包括七个离心喷嘴3，七个离心喷嘴3采用并联式雾化。

本实施例中：设计整个喷嘴组流量为4000g/s，单个离心喷嘴流量为572g/s，单个喷嘴喷雾锥角为60°，整个喷嘴组喷雾锥角为120°。

根据离心喷嘴设计的有关理论，计算离心喷嘴流量公式如下：

――孔流量系数；

――离心喷嘴出口直径（cm）；

――喷嘴孔压降（Pa）；

――流体密度（g/cm³）；

流量系数和喷雾锥角主要取决于喷嘴几何特性系数及结构形状。利用阿勃拉莫维奇的理论公式可以定量地了解流量系数、喷雾锥角和几何特性系数A的关系。公式如下：

；

A――离心喷嘴几何特性系数；

R――切向孔轴线到喷嘴轴线的距离；

――喷嘴出口半径；

――切向进口孔半径；

――切向进口孔的数目；

――喷雾半锥角；

――喷嘴出口有效截面系数。

涡流器式离心喷嘴几何特性系数：

；

――涡流器通道横截面积；

――涡流器通道数目（螺旋通道头数）；

――涡流器通道螺旋升角。

离心喷嘴质量中径计算公式：

，，

――喷嘴几何特性系数；

――喷嘴出口截面当量速度（m/s）, ;

――液体表面张力（N/m）；

――液滴质量中径（μm）；

――喷嘴出口直径（mm）；

――液体运动粘度(m²/s)，。

喷雾锥角α随流量系数μ的变化；喷口有效截面系数Φ随几何特性系数A的变化；

流量系数μ随几何特性系数A的变化；

本实施例中：离心喷嘴设计计算如下表：

（1）七氟丙烷灭火剂用离心喷嘴（单个喷嘴）设计输入：

参数名称	符号	单位	数值
				喷雾锥角	α	°	60
单喷嘴流量	q	g/s	572
				喷注压降	ΔP	MPa	0.8
介质密度	ρ	g/ml	0.621

（2）七氟丙烷灭火剂用离心喷嘴（单个喷嘴）设计计算结果：

参数名称	符号	单位	数值
				喷口直径	d _c	mm	8.79
几何特性系数	A	/	2.071
				涡流器直径	Ds	mm	16.93
螺旋槽头数	n	/	3
				雾滴质量中径	MMD	μm	30

根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。

Claims

1.一种液态七氟丙烷灭火剂低温低压雾化喷头，包括主转接头(1)和喷头壳体(2)，主转接头(1)上装配喷头壳体(2)，喷头壳体(2)的一端为锥体，锥体顶端是喷头壳体的顶部平面，其特征在于，顶部平面中心加工有一个安装螺孔(22)，锥体斜面上加工有六个安装螺孔(22)，六个安装螺孔(22)环形排列，六个安装螺孔(22)用于安装离心喷嘴(3)，由七个离心喷嘴(3)并联构成喷嘴组；离心喷嘴(3)包括喷嘴壳体(31)与涡流器(32)；所述喷嘴组总流量为4000g/s，单个离心喷嘴(3)流量为572g/s，单个喷嘴(3)喷雾锥角范围为60°，整个喷嘴组喷雾锥角范围为120°；

液态七氟丙烷灭火剂低温低压雾化喷头实现方法是：

根据计算离心喷嘴流量公式计算离心喷嘴流量：

----------式1

式1中：

q_mh――离心喷嘴流量；

c_d――孔流量系数；

d_h――离心喷嘴出口直径(cm)；

Δp_h――喷嘴孔压降(Pa)；

ρ――流体密度(g/cm³)；

----------式2

----------式3

----------式4

----------式5

式3、式4和式5中：

A――离心喷嘴几何特性系数；

R――切向孔轴线到喷嘴轴线的距离；

r_h――喷嘴出口半径；

r_t――切向进口孔半径；

n――切向进口孔的数目；

α――喷雾半锥角；

φ――喷嘴出口有效截面系数；

涡流器式离心喷嘴几何特性系数：

----------式6

式6中：

A――离心喷嘴几何特性系数；

A_s――涡流器通道横截面积；

n――涡流器通道数目；

β――涡流器通道螺旋升角；

离心喷嘴质量中径计算公式：

----------式7

----------式8

----------式9

式7、式8和式9中：

A――离心喷嘴几何特性系数；

υ_h――喷嘴出口截面当量速度(m/s),---------式10

σ――液体表面张力(N/m)；

――液滴质量中径(μm)；

d_h――喷嘴出口直径(mm)；

ν――液体运动粘度(m²/s)，----------式11，其中：μ-----动力粘度(pa.s)，ρ-----密度(kg/m³)。