[发明专利]一种具备降温效果的气动激励声音灭火装置有效

专利信息
申请号: 201810486187.9 申请日: 2018-05-21
公开(公告)号: CN108853855B 公开(公告)日: 2021-01-08
发明(设计)人: 戴唯薇;李秀华;杨红;张平;杨志君 申请(专利权)人: 湖南瑞中科技有限责任公司
主分类号: A62C31/02 分类号: A62C31/02
代理公司: 长沙国科天河知识产权代理有限公司 43225 代理人: 董惠文
地址: 410000 湖南省长沙*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 具备 降温 效果 气动 激励 声音 灭火 装置
【说明书】:

一种具备降温效果的气动激励声音灭火装置,包括进气道以及连接在进气道出口处的喷嘴。进气道的进气口端设置有螺旋桨,螺旋桨通过旋转获得高压气流;进气道内设置有扰动装置,对高压气流进行低频声波扰动,产生带扰动的高压气流,带扰动的高压气流从进气道出口进入到喷嘴中。所述喷嘴具有收缩段,其通过收缩的方式使进入喷嘴的高压气流获得更大的速度而喷出,从而降低从喷嘴出口喷出的气流温度。其采用采用声波扰动与降温同步实现声音的降温灭火,能够有效避免复燃的发生。

技术领域

本发明涉及声学应用技术领域,尤其是涉及一种具备降温效果的气动激励声音灭火装置。

背景技术

火灾一直是威胁人们公众安全和社会发展的主要灾害之一。传统的灭火方式多种多样,但随着用户规模的扩大,火势种类的增多,传统灭火器在应用中遇到很多问题。

(1)传统气体灭火系统如哈龙系列,采用二氧化碳灭火,其常用于针对电气设备等一些列特殊场所。然而,密闭空间内气体灭火系统的误动作会威胁火场内人员的生命安全。

(2)传统灭火器大多为高压容器,因此对存放的条件较高,不可挤压、不能碰撞,在高温下易发生膨胀爆炸。

(3)传统灭火器无法用于航天系统。传统灭火器所使用的灭火剂将对航天在轨系统造成污染和破坏。此外,空间微重力环境下灭火剂属于漂浮状态,无法附着火焰,不能实现灭火效果。

针对上述问题,研究人员开展了声音灭火的研究工作。最早的工作利用激波灭火。该方法通过快速燃烧的方式消化燃料使得燃烧不能自维持。类似于爆炸灭火,该方法的缺点在于激波在灭火的同时也严重影响周围物体。

相关研究人员提出超声波灭火方法,该方法不需要灭火剂,不产生灭火遗留物,同时不带来环境噪声。高频声波引起火焰面高频振动,需要高振动幅度才能达到灭火效果。

相关研究表明,火焰如同低通滤波器,高频激励对其性能的影响较小,参看西安交通大学申请专利一种超声灭火器(申请号:2016102822245。发明人:魏衍举、杨亚晶、刘圣华、李东华)。

实验与理论研究表明,低频声波对火焰面的影响显著。事实上,针对空气而言,氧气的共振频率是60Hz,氮气的共振频率低于60Hz。相关文献表明空气的共振频率20-50Hz范围内。当低频声波作用于火焰时,共振特性使得空气振动加强,增加了空气的运动范围,使得氧气的稀疏和稠密分布加强,火焰在稀疏部分将因为氧气含量不足而熄灭。另一方面,声压扰动将冲散火焰周围的氧气分子,阻断火焰燃烧的供氧渠道,从而使得火焰熄灭。

国防科技大学陈勇团队通过分析表明低频声波可以有效灭火的原因是火焰面对扰动的响应如同一个低通滤波器。低频声波使得不稳定燃烧加强,火焰面形成大规模的褶皱拉伸,当达到一定程度时,火焰面发生坍塌,导致火焰熄灭。拉升的火焰面使得热传导作用加强,从而降低了火焰面温度,导致燃烧无法自维持。另一方面,相较于高频声波,低频声波较长的波长使得低压区持续时间较长,在密度一定的情况下,根据理想气体状态方程p=ρR0T(R0为气体常数)可以看到,密度ρ一定的情况下,低压区的温度T也发生改变。

针对低频灭火方式,2012年美国国防部高级研究计划局(DARPA)成功用两个巨型的音波发射筒灭了火,但装备笨重,操作复杂。

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