浙江金瑞恒水成膜泡沫灭火剂因其能够在油面形成水膜,切断可燃物与氧化剂的接触,泡沫起到隔热作用,而被广泛应用于扑救B类火灾,同时也被广泛应用于扑救飞机火灾。但由于传统消防炮的发泡原理使水成膜泡沫灭火剂的发泡倍数偏低,灭火效能降低并造成大量的资源浪费,大大降低了机场消防应急救援的能力。泡沫的发泡倍数主要受限于自身表面活性剂的特性,同时还与气液混合情况紧密相关。此外,发泡腔的空间、泡沫的接收距离都会对水成膜泡沫灭火剂的发泡性能产生影响。
笔者通过采用国家标准中规定的传统自吸式泡沫枪,改变泡沫枪喷嘴直径尺寸以及调节接收泡沫的接收距离,分析水成膜泡沫灭火剂发泡性能的变化规律。
1试验装置与试验方案
1.11试验装置
泡沫产生系统依照GB-《泡沫灭火剂》规定的试验装置进行设计,在此基础上增加了数据采集系统。主要由空气压缩机、储气罐、干燥机和过滤器、储液罐、液体流量计、压力表、自吸式泡沫枪和数据采集系统等组成,如图1所示。空气压缩机产生的压缩空气储存在储气罐中,能够给储液罐提供稳定的压力。通过空气干燥机和过滤器除去空气中的水蒸气和其他杂质。压缩气体驱动泡沫混合液的喷射,当泡沫混合液流经自吸式泡沫枪时,与自吸孔进入的空气混合产生泡沫,从泡沫枪喷嘴喷出。数据采集系统可直接显示泡沫枪喷射量的实时数据。测定水成膜泡沫灭火剂发泡性能的装置由析液测定器、天平、铁架台、秒表、接收挡板等组成,主要用于测量水成膜泡沫灭火剂的发泡倍数与25%析液时间。试验方法按照GB-规定进行。
1.22试验方案
将水与泡沫原液按照6%的比例均匀混合形成泡沫混合液,加注到泡沫储液罐内,密闭罐口,保持罐内泡沫液温度在15~20℃。将泡沫储液罐中的压力调到0.7MPa并保证喷射泡沫时压力稳定在0.7MPa。为使测得的数据更加全面,试验流量分别为3.9、3.6、3.3、3.0L/min。在每种流量下更换不同直径泡沫枪喷嘴进行试验,测量发泡倍数与25%析液时间。在流量为3.9L/min时,分别使用不同直径泡沫枪喷嘴并变换接收泡沫液的距离,分别在0、0.5、1.0m处接收泡沫进行试验。记录所测得的发泡倍数与25%析液时间。
采用的泡沫灭火剂为经检验合格并在市场销售的一种6%型AFFF泡沫灭火剂。
为减小试验误差,进行多次重复试验,记录3次试验
结果稳定的数据,并取算数平均值作为试验结果。
2试验结果与分析
试验测得发泡倍数数据,如图2所示。泡沫混合液由高压气体驱动进行流动,泡沫液的流动存在一定的速度,在泡沫枪的内部与外界环境间形成压力差,泡沫枪内部形成负压区域,使外部环境的空气从自吸口进入。
在压力、泡沫液流量相同的情况下,发泡倍数随着泡沫喷嘴直径的增加呈现出先增加,后趋于稳定的趋势。泡沫枪喷嘴直径的增加,相当于增大了泡沫枪气液混合室的面积,增大了气液接触面积,增加了气液传递效率,使空气与泡沫混合液能够充分混合,提高泡沫混合液的发泡率,进而增加其发泡倍数;由于泡沫混合液的驱动压力和泡沫枪的喷射流量一定,形成的内外环境的压力差一定,造成泡沫枪内部的负压一定,从泡沫枪自吸口进入的空气量也成为定值,这样就造成气液混合比例不会发生变化。因此,发泡倍数呈现趋于稳定的状态。
2.1.2.2析液时间随泡沫枪尺寸的变化规律
由表1可以看出,在压力和流量相同的情况下,随着泡沫液接收距离的增加,泡沫的25%析液时间呈现出小幅度的增加。说明虽然泡沫发泡倍数有小幅度增加,但泡沫液中的未发泡的残液的减少量并不大,析液的速率变化不大,故25%析液时间仅呈现出小幅度的增加,但不明显。
在流量为3.9L/min下测得的发泡倍数数据,在压力、泡沫液流量相同的情况下,发泡倍数随着泡沫液接收距离的增加而增加。由于泡沫枪自吸口所吸进的空气量一定,泡沫液的气液混合比变为定值。泡沫液离开泡沫枪喷嘴再次与空气接触,会使空气与泡沫混合液持续地进行混合,随着距离的增加,气液混合比也变大。因此,发泡倍数呈现出变大的趋势。
2.2.2.2析液时间随泡沫接收距离的变化规律试验测得25%析液时间数据,如表1所示。
倍数呈现增加的趋势,接收距离在1.0m处的发泡倍数相比于喷嘴处增大约0.44倍;25%析液时间随接收距离的增加而略有增加,但是增加幅度很小。
3结论
(1)泡沫枪的气液混合管径大小对泡沫发泡倍数和析液时间均有影响,随着泡沫枪管径的增加,发泡倍数呈现出先增加后趋于稳定的态势,泡沫枪直径为2.5cm时的发泡倍数相比于直径1.0cm时增大约1.4倍;而25%析液时间也呈现出小幅度增加的现象。
(2)不同接收距离下进行的泡沫性能测试试验表明,当接收距离在一定范围内变化时,接收距离变大时,在压力、泡沫液流量相同的情况下,随着泡沫枪喷嘴直径的增加,25%析液时间先增加,后趋于稳定。随着泡沫枪喷嘴直径的增加,发泡倍数变大,同等体积的泡沫液所产生的泡沫体积变大,泡沫中未发泡的残液减少,25%的析液速率降低,故25%析液时间呈现出增加的趋势;随着泡沫发泡倍数趋于稳定,同时25%的析液速率趋于稳定,故25%析液时间呈现趋于稳定的趋势。