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《火灾标准火烟雾颗粒测量及粒径尺度分布函数研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、火灾标准火烟雾颗粒测量及粒径尺度分布函数研究2005年8月第7卷第8期中国工程科学EngineeringScienceAug.2005Vo1.7NO.8学:米,论文火灾标准火烟雾颗粒测量及粒径尺度分布函数研究疏学明一,郑魁,袁宏永,姚斌2(1.清华大学公共安全研究中心,北京100084;2.中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥230026)[摘要]烟雾是火灾探测的重要参量,烟雾颗粒粒径及其尺度分布直接影响到感烟探测器的灵敏度,而目前有关烟雾颗粒粒径的研究相当匮乏.采用扫描迁移率粒子测量仪对火灾标准
2、火烟雾颗粒的粒径大小及其分布进行实验测量,并采用数学拟合方法系统研究了烟雾颗粒粒径分布函数,研究结果表明对数正态分布函数较好地描述了烟雾颗粒尺度分布特征,其结论有益于火灾探测基础研究的发展.[关键词]烟雾;颗粒;粒径;分布函数[中图分类号]TK121[文献标识码]A[文章编号]1009—1742(2005)08—0051—051引言随着我国经济和社会生产的飞速发展,火灾发生的频度和造成的危害呈明显上升趋势,严重威胁到人民生命和国家财产安全,受到各级政府和科技工作者的高度重视.采用清洁高效的防治技术是降低火
3、灾损失的基本方法,而早期智能探测则是火灾防治的重要手段_l,."烟为火始",烟雾是火灾早期重要的特征参量.从传统的离子感烟探测器到光电感烟探测器,从线性光束到高灵敏度的空气采样式烟雾探测器等各种感烟探测器得到了广泛应用.据统计,目前我国每年新安装的火灾探测器数量有500～600万只,其中约80%为感烟火灾探测器,其正在发挥着无法替代的作用.然而,烟雾探测器的误报,迟报和漏报现象仍时有发生,降低了探测系统的可靠性和有效性.因此火灾烟雾颗粒特性研究是提高烟雾探测器性能,减少误报的重要基础研究之一,而烟雾颗粒的
4、粒径大小及其尺度特征正是这项研究的重要内容.目前,有关烟雾颗粒粒径大小及其尺度分布函数的研究相当匮乏,在火灾探测领域相关研究还处在探索阶段,在多数情况下只能参照有关亚微米粉体颗粒的研究结论.科技工作者试图采用标准测试仪器开展研究,但由于烟雾气溶胶与粉体颗粒有一定的差别,还存在诸如烟雾生长过程中的凝聚分形现象对测试结果的影响,测试仪器的选择,光学测量方法中折射率的选取以及测试结果的表征等一系列的问题_4l5J.作者采用扫描迁移率粒子测量仪对火灾标准火烟雾颗粒的粒径大小及其分布进行测量,采用数学拟合方法系统研
5、究了烟雾颗粒粒径分布函数,其结果可为火灾烟雾颗粒基础研究提供有效的数据支持.2基于扫描迁移率粒子测量方法的火灾标准火烟雾颗粒粒径测量2.1测量仪器工作原理扫描迁移率粒子测量仪(SMPS)是一种通过测量悬浮气溶胶颗粒的电迁移量来确定颗粒粒径及其分布的仪器,具有响应快速,分辨率高,测量粒径范围宽,粒子浓度范围大以及操作简单等优点[6,7j,可对3～1000nm范围内的亚微米级颗粒[收穰日期】2004—08—02;修回日期2004—09一O3[基金项目】"九七三"国家重点基础研究发展规划资助项目(2001CIM
6、09600);国家自然科学基金资助项目(50476023)[作者简介】疏学踢(1970一),男,安徽枞阳县人,清华大学公共安全中心博士后52中国工程科学第7卷进行高精度测量.扫描迁移率粒子测量仪由微分迁移率分析仪(DMA)和粒子浓度计数器(CPC)两种测量仪组合而成.微分迁移率分析仪被认为是粒子带通过滤器,可根据多分散悬浮颗粒中带电粒子的电迁移率分离出不同尺寸的颗粒,用DMA分离出的粒子,尺寸误差在±5%之间.粒子浓度计数器类似于光学粒子计数器,不同之处是粒子首先通过饱和蒸汽凝聚在粒核上,被放大到可测量的
7、尺寸,将散射光脉冲转换成电脉冲,电脉冲被计数,最后再转换成粒子浓度.工作时,悬浮气溶胶粒子首先通过单级撞击器,去除测量范围限度外的大颗粒;通过双极充电器以获得一定量的电荷,再进入由计算机控制扫描电压的DMA,DMA由同心圆柱电极组成,接地的外电极和内电极之间有较高的电位差,悬浮微粒进入电极和气流之间的外套中,与外界的洁净空气一起通过DMA.由于电迁移率与颗粒粒径大小成反比关系,在这里,按电迁移率大小进行粒径分级.分级的颗粒进入粒子浓度计数器,测量粒子数目浓度,并通过一定的数据处理方法将测试值换算成粒子粒径
8、分布.根据双极充电器上电压的指数,或者用户自设定的时间,整个粒子群尺度分布得到了高精度测量.电迁移率Z与颗粒粒径D.成反比关系:Zp=neC(1)其中,/-/一粒子电荷数;e一基本电荷(1.6×10C);C一修正系数;一气体粘度系数;D一粒子粒径.可从相关资料_6j中查出式中有关一般气体参数的解释.目前,光学测量方法以其非接触,响应速度快,分辨率高,不干涉被测流场和实时在线连续测量等一系列优点,在亚微米颗粒测量中占据了重要地位
