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本科毕业设计外文翻译外文译文题目（中文） ：关于喷水喷雾在火诱导门口流的调查学 院:资源与环境工程学院专 业:安全工程学 号:201101145022学生姓名:张旺录指导教师:吴建星日 期:二一五年五月 Investigation of Sprinkler Sprays on FireInduced Doorway FlowsJeremiah P. Crocker， Ali S. Rangwala and Nicholas A. DembseyDepartment of Fire Protection Engineering，Worcester Polytechnic Institute，USAReceived: 12 June 2008/Accepted: 22 January 2009关于喷水器喷雾在火诱导门口流的调查耶利米p克罗克，阿里.让瓦拉和尼古拉斯a . 戴姆拜瑟消防工程、美国伍斯特理工学院收到:2008年6月12日/接受:2009年1月22日武汉科技大学本科毕业设计外文翻译摘要 由于说明性的代码无法解释每个建筑特征，因此消防安全绩效方法正变得越来越常见。消防洒水灭火系统长期以来一直用于财产保护和保障生命安全。然而，很少有实际的方法来解释洒水喷雾在火灾场景的影响。当前的方法非常复杂也难以作为一个工程基础设计的工具。24全面消防测试在灭火和建筑产品的全球技术中心确定了一个简单的方法，解释影响单个住宅自动喷水灭火消防感应门口流动。发现一个喷雾洒水喷头减少门口的大规模流动的同时保持两层分层远离洒水喷雾。通过使用一个简单的基于浮力方程预测到质量流量减少，结果这与预测是一致的。目前的研究表明，浮力方程可以被更改通过使用一个常数制冷系数LFII(等于0.84(TY2234)洒水)。基于本文中报告的测试结果，本研究是一个概念验证。结果表明：方法可以适用于类似的情况。关键词:基于性能设计、洒水喷雾、排气流符号列表M 单位时间的流量(kg/ s)CD 排气流量系数W 门口宽度(m)P 周围密度(kg/m3)T 环境温度(K)TG 上部气体层温度(K)TCJ 实验顶棚射流平均温度(K)g 重力(m / s2)H 门口高度(m)ZN 中性面高度(m)CS 洒水补偿系数Q 火灾热释放率(kw)m 双向探测器检测到的当地流量 (kg/ s)T 双向探测器检测到的当地气温 (K)A 双向探测器检测到的面积(m2)P 双向探测器检测到的压强差(Pa)1 介绍 建筑师不断挑战消防领域利用独特的建筑结构和建筑特性，这也无法保护利用当前的设计和安装指南。为了解决这种独特的设计问题，防火工程师们越来越多地使用一个完整的基于性能的火灾场景设计来理解和预测火的行为能力作为实际工程工具。基于性能的设计与实践越来越普遍，进一步的研究来改进和扩展这些方法是很有必要的。 水喷淋灭火装置的使用是一种源远流长的技术，被用来保护生命安全和防止财产的损失。然而，很少有工程工具的存在预测洒水喷雾的影响。大多数火灾死亡的发生是由于吸入浓烟，三分之二的这些死亡发生的来源于房间以外1。之前的证据表明，了解燃烧气体从起源的房间的传播是提供生命安全是很重要的保证。预测影响喷头燃烧气体的扩散在火灾的起源将是一个有价值的工程工具。 早先在烟雾运动的影响喷头喷雾的工作一直都在进行，但没有人使用方法可以解决现场工程师直接应用。早期的研究是复杂和依赖液滴直径的知识的，洒水喷雾分布测量使用复杂和昂贵的技术2 10。这些研究的重要意义是变量液滴的大小和分布，因为困难在测量这些参数。 一个简化的方法，由埃蒙斯11、12，继续来预测流量通过一个发泄在火流中。流量的单位时间发泄量M(1) 其中CD是流量系数，W是门口宽度(m)，p(公斤/立方米)，T环境温度(K)，TG是上层气体层温度(K)，重力加速度g(m / s2)，H是发泄高度(m)，ZN中性面板高度(m)。 方程(1)利用伯努利定律允许一个简单的速度表达式来解释静水压力和密度的差异。模型是基于上层气体层在车厢里环境舱外的环境静态压差。压力的变化，静态空气流出的发泄在门廊的速度变化高于中性。将一个函数组成的速度乘以周围密度和中性的距离门口宽度。中性层顶部门口生产排气的质量流量13： （2）按照上面流量的温度是对于火灾场景最好报告。利用理想气体定律，温度可以替换到方程(2)。最终形式是把报告作为方程(1)。 这个模型已经被一些实验研究验证14 - 16。斯特克勒测量流量在门口的大规模流动时完成了四个不同大小的火(31.6kw、62.9kw、105.3kw和158kw)，八个火灾地点和十个出口大小来证明方程(1)的有效性。他的实验数据表明，流量系数CD为0.73时需要计算隔间外的流量14。斯特克勒的结果证实：火灾地点，发泄大小和火的大小不影响方程(1)。 15调查一个相邻的房间连接另一房间的起源影响，以及更大的火灾(最大593kw)。Nakaya表明模型是适用的，即使炎热的气体层在房间外的形成以及更高的温度，虽然他的流量系数CD略低于0.68。由于其简单性和对温度的依赖，方程(1)是一个有效的工程工具，它可以很容易地预测火灾场景。 没有工作能够完成喷雾洒水喷头对内部影响进行调查，起源的隔间的经典模型(方程1)。这项工作分析预测模型的适用性与创建的质量流量的变化，包含泰科LFII住宅自动喷水灭火(SIN TY2234)火灾场景。工作使所有参数方程(1)常数除了TG和ZN。此外CD可能会改变，因为它是一个实验确定的因素，基于实验数据的收集，研究。结果表明，预测火灾诱发门口大规模流动时住宅火灾场景洒水喷头喷洒只要在门口流分层，修正方程(1)就可以合并。这项研究中表明，由于上面的气体层喷射的冷却效果喷雾洒水喷头的隔间降低了门口流量的流出 (大约20%)。研究发展概念验证确定喷雾洒水着火的影响诱导通风的大规模流出。2 实验设计 在位于克兰斯顿的全面24测试泰科灭火和建筑产品住宅设备。测试室大小9.75米，长4.88米宽，2.44米高，如图1所示。隔间里尺寸被选来代表标准UL1626消防测试房间，这需要从两个喷头保护。房间包含一个门口1.04米宽，2.24米高。这个房间是由石膏板天花板、黑色防火涂料胶合板墙壁和混凝土楼板。所有开口除了门口以外，其他所有裂缝和接缝都要密封以防止不必要的质量损失。 正方形预混空气丙烷燃烧器与边测量0.46被用来模拟火灾在对面的角落的房间门口的实验，房间如图1所示。预混火焰被选为火灾的热释放率减少对喷水灭火系统的影响。它假定喷雾洒水对火灾热释放速率的影响几乎可以忽略不计。燃料和空气含量与体积流量计测量，允许调整火的大小同时保持化学混合物。稳定火灾的大小以便使测试之间几乎没有变化。数据收集点火30分钟后让舱被加热到准稳态。 三个火大小进行了测试，42755kw和965kw。发现通过转换选择燃料(丙烷)的体积流量可以调节热释放率。 热电偶热电偶树o双向调查树喷头p预混燃烧器图1.防火分区布局和仪表的位置。角落里的热电偶是由13 k型热电偶组成，位于(珠直径)相隔0.15米0.15米下面的天花板。门口热电偶树由6间隔0.18米的k型热电偶组成。双向探测器由六个探测间隔0.18米远组成。 质量流率是用来计算热量释放率的火。这些火的大小选择是因为住宅自动喷水灭火的激活时间范围暴露于稳态火灾。最小的火大小不会产生足够高的温度激活自动喷水灭火。这样做是为了提供比较洒水装置的较低激活温度，收集数据平面的变化非常小的火灾相比更大的火灾。最大的火灾规模可以在很短的一段时间激活自动喷水灭火。因为及时改变激活最小所以火的大小的增加不会产生一个很大的优势。火的大小进行15研究介于30 kw和158kw，这是类似的当前选中的火大小的研究。 泰科LFII住宅自动喷水灭火(SIN TY2234)被用于此研究。用相同的洒水喷头是为了促进所有实验之间的一致性测试。洒水喷头位于离墙上大约2.44米火源如图1所示。根据其远离火设计的间距要求，这个位置的选中是因为它是最远的洒水器。只有一个洒水器是防止测试期间使用洒水喷头喷雾直接冲击水平门口。流率为49.2 L / min是用于所有测试，这是因为它是允许的最小流量洒水喷头间距的隔间。最小流量用于测试，因为它是假定是一个糟糕的情况。流量的增加将为测试空间引入更多的水，也产生较小的液滴尺寸，理论上将创建一个更大的减少质量流量的门口。洒水器手动控制，因此自动激活设备被撤喷水灭火。 门口的温度和流速测量的仪器树包含裸珠热电偶和双向速度探测，间隔17.8厘米(如图2所示)。树覆盖着的一半门口高度和被设计成可调节高度和门的宽度。使用稳态火灾产生不变的门口条件，允许门口仪器和一个的运动更多数量的测量。测量在六个不同的树在门口位置，图2中的虚线所示。总共36个测试温度和速度测量记录将被在每次的测试中被记录。试验期间使用的热电偶都是k型24规格。 在门口的双向速度探测，它被认为在所有的测试和分析。简化在门口的水平，这也是一个开发方程(1)的假设。探测器测量气体流动产生的滞止压力。下游压力略低于静态测量时调查结束。欧米茄PX655差压测量精度高、是低压双向压力发射器。 门口的面积不断贯穿在所有测试。每36个不同的微分压力及其相关记录温度图2.门口的温度和双向速度探头测量的位置被用来计算一个当地的质量流量。假定质量通量在门口的边缘是零，一个线性插值方法用于查找100个测量位置之间的质量流量。每一个插入的值和一个相关的面积乘以大众通量产生一个当地的质量流量。这些流的总和是积极的(离开门口)产生了质量流量的隔间。 对于火灾场景最适合表达密度的温度并假设上层的构成主要是空气。因此空气的使用性能和理想气体定律创建是一个非常简单的基于温度的密度的表达式17。 （3）T当地的温度(K)和DP是双向探测器压差(Pa)。方程(3)的不断发展其他几个常量包括双向探测器校准系数和环境空气性质17。然后确定总质量流出。 （4）Ai是每个质量插值点周围地区面积(m2)，M”是内插质量流量(kg / m2)，当积极的流出消极时流入。 图3显示了一个表面没有喷水灭火系统创建的一个实验，从门口测量获得的数据。测试结果如图所示3，有一个隔间流量为0.72kg/ s和流动0.70kg/ s。图3还允许测定中性面高度。门口流量的变化有消极的方面也有积极的方面。这种变化在门的宽度和高度的平均高度被称作中性面高度。 使用放置在车厢的一个角落里热电偶树由24型13 k型热电偶确定上面的气体层温度 14。如图1所示。热电偶是间隔0.15m，低于天花板开始和结束离地面0.3m。通过检查舱温度计算上部气体层温度，确定烟雾层界面的位置和平均界面上方的温度。发现上层气体层温度最大的标准偏差为8.35 K。小杂物辐射温度表明上层气体层是有效的统一温度。烟气层界面的位置被平均发现最大的两个高度降低温度测量。环境温度决定使用第三个热电偶树放在外面的车厢里。树由四个热电偶间隔0.6m，离地面0.5m。平均温度作为环境温度的值。门口宽度（米）流量（千克/秒）门口高度测试12D门口流量图3 .门口质量流量的曲面图，负质量流代表流入室，积极的大规模流动代表车厢的流出室。 2.1 实验误差 出现在门口的大规模流动的计算三个错误来源分别是双向探测器、压差发射器和热电偶。双向速度探测器在隧道单独校准校正因子0.93 - -0.94。这个值等于麦卡弗里的原始调查研究18。报道误差与双向探测器校准常数约7%18。双向压力发射机满刻度读数在0.25%是准确的。由k型热电偶进行温度测量有1%的误差。双向探测器，压力变送器和热电偶数据被用来计算门口流量。每个仪器测量的误差传播都是通过计算质量流量过程，使用泰勒19错误分析报告来分析误差。使用这种技术通常产生一个随机分布质量流量误差10%20。报告的平均误差10%在本报告的其余部分的图表和数据。 3 结果和分析 从24测试收集的数据如表1中所示。表数据显示收集非喷水灭火系统测试运行“D”和喷水灭火系统测试运行“W”。两个测试都没有进行背靠背火来源。这就消除了任何的人为错误，设置燃料和空气流量产生一组测试最适合于比较。获得的数据用“D”或者“W”进行表示。3.1 流入和流出的平衡 质量守恒定律表明，在门口大规模流入应该等于大规模外流。实验值应该以相同的假设密封，以防止无监视的大规模流动，火的质量生成可以忽略不计。消防工作提出的最大质量的1.7%留在隔间21。表2列出了大规模流入的隔间里的质量流量和质量流量，因为火灾引起的质量变化微乎其微所以可以忽略不计。表1. 实验结果的总结“D”表示非水喷淋测试结果；“W”代表一个喷头测试(湿测试)。表2.误差允许范围内的质量平衡比较。3.2 房间分层 可以通过使用里的隔间热电偶树计算出分层的上部和下部气体层数据，如图4所示。温度距离地板高度u非水喷淋l 水喷淋图4 隔间内的温度测量从非水喷淋和水喷淋两个事例中显示两个不同的层状层。 图4显示了车厢内温度作为高度的函数测试10 D和10 W。显而易见，上层热电偶树，两层分层洒水存在非水喷淋情形。证明在当前实验设计两个区域内系统可以近似隔间喷头喷雾。类似的观察温度在门口的分布是真实的。发现烟气层界低于中性高度在非水喷淋的情形下。这将确保区界面时不需要在门口的流量22。3.3 中性面 有趣的是，门口的中性面高度不改变喷水灭火系统。图5显示了平面高度(ZN/ H)上层气体层温度(TG / T)。图5显示了中性面高度(1.4m)24防火测试。可能因为固定的中性面高度，本次研究是在火的小范围下进行研究的。14 中性面变化的只有0.06测试不断的发泄大小和火灾位置也报告了类似的结果，但不同的是火灾规模。3.4 流量系数 在0.68和0.73之间(14、15)的以前所有的工作报告的流量系数(CD)都是有问题的。通过假定一个理想化的发泄流量假定是不可压缩流，等温摩擦和没有热损失17。流量在实践中并不理想，假设是补偿流量系数CD。一个理想化的流率计算CD在方程(1)= 1，流量系数的计算需要使用实验数据相互对比。因此，在先前的研究报告有错误而与排放有关。实验报告质量流量误差通常约10%14。图6显示了非水喷淋和洒水喷头流量系数等于0.77相当于0.76系数实验报告，非水喷淋测试和流量系数的报道在先前的研究20当中。鉴于本研究门口中性面高度和CD改变它可以指出，上部气体层温度的函数独立。这些信息与知识的作用是合适的，方程(1)可以用于预测流量离开喷水灭火系统后被激活甚至发泄。平均实验图5.无量纲的中性面位置与无因次上部气体层温度。无论热释放率或洒水喷淋，中性面高度在每个测试中作为常数。3.5 洒水喷雾的影响 mout和热释放率之间的关系所示图7。平均喷灌和非水喷淋测试热释放率。可以看出洒水导致流量离开隔间时减少。相关的误差在每组测试之间没有重叠，证明这明显降低了流量与喷头的操作发生。在所有实验中流量平均降低了21%。图8显示并比较了8 d和8 w。斜率=0.77理想化的计算流量实验流量u非水喷淋l水喷淋图6.非水喷淋流量系数的确定和洒水喷头测试，0.77对于这两种情况下是非常的类似于0.76的CD非水喷淋案例。热释放速率流量释放速率u非水喷淋l水喷淋图7.隔间内确定的平均流量与火灾热释放率，减少质量车厢的流出。 这种比较显示了主要流量离开门口的减少，这图也显示了平等的中性洒水和平面高度下非水喷淋的场景。水喷淋8W非水喷淋8D流量（千克/秒）门的高度图8.比较门口流量测试在8 d和8 w质量流量的减少离开门口和等效中性面高度对比测试。测试8 d实验决定大规模外流0.68kg/s，8 w / s和测试实验确定0.55kg/ s的大规模流出。流量的减少两个测试是19%。 图9显示了实验测量流量离开隔间与无因次上层气体层的温度。理论曲线建立的方程(1)也出现在这个结果。这项研究中发现这条曲线利用流量系数(CD = 0.77)和平均平面高度(ZN= 1.4)。图9显示喷水灭火系统的冷却效果影响的变化，(TG)是唯一的变速传动的变化流量的门口。图9说明了实验和预测值(方程1)。排气流量系数0.77流量非水喷淋实验水喷淋实验预测曲线图9.预测和实验测量水喷淋流量率和非水喷淋隔间事例。假设预测流量是一个常数中性面。3.6 喷水冷却系数 图9显示，在隔间里应用经典的门口喷淋流量方程是行的。结果适用于这个特定的隔间的尺寸。结果表明，这种类型的分析可以扩展额外的情况。这可以适用于性能的设计技术，因为测试在减少流量上是一致的。结果显示温度降低造成的影响不需要考略洒水喷淋的作用影响。喷水冷却系数可以分配给泰科LFII(TY2234)，同时可以考虑降低流量。 这个测试表明冷却系数大约为0.84，对所有的测试流率减少分析作占这个测试项目的16%。一个更新的通风质量流是由一个新的变量CS称为介绍了喷水冷却系数。一个喷雾洒水在燃烧隔间证明方程(5)是一个可靠的方法。某些变量会影响冷却系数值。特别是预计不同的洒水装置会有不同喷油特性，包括液滴大小和喷雾的方式。这两个实验非水喷淋实验喷水灭火预测曲线。（5）4 结论和未来的工作 目前的研究表明，当洒水喷头喷洒时流量可以预测住宅火灾场景。泰科的LFII悬挂式喷头(TY2234)持续减少了门口流出的流量。两个区以外存在一定距离洒水喷头喷雾模式和洒水喷头的夹杂物不影响火灾场景中的中性面。实验结果表明浮力基于方程，大规模流动可以预测在退出时门口时用洒水器激活使用冷却系数方程(5)是可以通过实验确定的。计算排气流的变化，喷头激活可导致火灾环境改善，预测原产地之外的房间在洒水入住率，最终形成设计性能的工程设计工具。 这个工作项目的进行仅限于单个喷头类型，单一的水流速和一组小稳态火灾。一个完整的洒水喷头的喷雾对火诱导门口的影响在未来的工作中是非常必需的。这项工作包括测试不同类型的喷水头，增加洒水装置的数量，增加水流速，和门口不同的喷头位置及火灾增长。感谢 特别感谢泰科灭火和全球建筑技术慷慨地设施和资源的投入。作者将感谢约翰博士帮助启动这个项目。引用1 盖恩RG， 布朗卡斯 V， 菲奥JR(1994)火灾烟气毒性测定条件。火板牙18:193 - 199。doi:10.1002 / fam.810180306。2 库珀LY(1995) 一个孤立的洒水喷雾和双层舱火灾环境之间的相互作用。 J热传质38(4):679 - 690。0017 - 9310 . doi:10.1016 /(94)00188 - 2。3 布鲁 ML (1977)喷水灭火在烟雾层下的稳定性效果。火工艺13(1):21-34。doi:10.1007 / BF02338883调查洒水喷雾着火引起的门口流361。4 尤 HZ， 坤HC，韩 Z.(1989) 门口打开房间火灾在天花板上喷淋冷却气体温度的影响。第二次消防安全科学国际研讨会，半球，NY，页655 - 665。5 NK(1991) 水喷雾喷头对冷却气流数值模拟。火灾 J 17:263 - 290。0379 - 7112 . doi:10.1016 /(91)90023 - r。6 摩根惠普(1979)从活跃的烟雾层天花板下面到一个喷水喷头的传热。一个初步的理论板牙3:27-32fam。doi:10.1002 / fam.810030106。7 摩根惠普(1979)从活跃的烟雾层天花板下面到洒水喷头的传热。1。一个实验。火板牙3:34-38fam。doi:10.1002 / fam.810030107。8 爱珀特RL(1985) 模拟自动喷水灭火系统喷雾和火羽之间的相互作用数值。火灾 J 9:157 - 163。0379 - 7112 . doi:10.1016 /(85)90003 - 7。9 福尼GP，麦克格林塔 KB(1985)计算喷头在火灾对诱导气流的影响。国际会议研究工程消防工程师协会，奥