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1、典型喷头响应时间工程计算模型研究2009年12月第25卷第12期武警学院学报JOURNALOFCHINESEPEOPLE'SARMEDPOLICEFORCEACADEMYDec.20o9V01.25No」2•消防理论典型喷头响应时间工程计算模型研究•陈颖(武警学院消防工稈系，河北廊坊065000)摘要:利用DETACT12软件，计算了启动温度为68〜C的喷头在不同火源增长速率，不同喷头安装高度，不同环境温度,不同反应时间常数和距火源不同距离等条件下喷头的启动时间.并且拟舍得到喷头启动时间随安装高度,火源增长速率，环境温度仮应时间常数和径向距离等相关的经验模型，并和有关的经验模型进行了比较
2、.通过比较不同的影响因素,表明喷头安装高度是影响喷头启动时间的最重要的因素，其次分别为火源增长速率,喷头距火源的径向距离,环境温度和反应时间常数.关键词:喷头;启动时间;DETACT12中图分类号:TU998.1;D631.6文献标识码:A文章编号:1008—2077(2009)12—0005—050引言建筑火灾发生后，如果能有效抑制初起火灾，将显着减少火灾所造成的人员伤亡和财产损失.自动喷水灭火系统是一种能够有效控制建筑物初起火灾并且可以自动运行的消防设施,其灭火效率高，可靠性强，适用范围广，环境污染小，越來越多的应用于各类建筑,特别是对高层，超高层，工业，商业，仓储等建筑，其应用广泛
3、.目前，国内外各相关建筑设计防火规范中都越来越详细的规定了自动喷水灭火系统的安装和使用.洒水喷头是自动喷水灭火系统的主要组成部件，也是影响整个喷淋系统效率的关键部件.喷头的一个关键参数是热响应性能，它决定火灾发生后喷头的动作时间•火灾发生后，喷头如果启动太慢，将控制不住已经扩大的火灾;如果启动的太快，则启动的喷头数量必然增多,将造成火灾水渍损失增大，同时会使火源附近的喷水量减少，从而影响灭火性能.另一方面，在性能化设计的火源大小设置中，往往把第一个喷头的启动吋间作为选取火源大小的依据.因此，研究喷头的响应特性具有十分重要的现实意义.国内外的许多学者对喷头的响应时间进行了研究.A.K.Gu
4、pta,BukowshiRW,BudnickEK等根据喷头的RTI,顶棚射流的温度和速度以及喷头的启动温度，得到喷头启动的经验公式•很多科研机构开发了不少模型预测喷头的启动,如美国NIST(NationallnstituteofStandardsandTechnology)开发的FPETOOL,澳大利亚CSIRO开发的FIRE—CALC_5J,EvansDD开发的DETACT_6等.近来，香港理工大学w.K.Chow教授和屮国科技大学火灾科学国家重点实验室的张村峰博士都对喷头的响应特性进行了研究，并得到了喷头启动时间与火灾增长系数，喷头安装高度，环境温度及喷头响应时间常数之间的关系式.前
5、人的研究虽得出了喷头动作时间的计算方法，但我们看到,w.K.Chow教授模型中没有考虑喷头距火源的径向距离的影响，这样得到的启动时间比实际值偏小•张村峰博士在模型屮把火灾增长系数与喷头安装高度及环境温度分别放在一起考虑，这些因素并没有一定的耦合关系，因此其模型不能正确反应各个不同因素对喷头启动时间的影响.利用DETACT12软件，从火灾中影响喷头动作收稿日期:2009—07—16作者简介:陈颖(1976—)，女,天津人，讲师，安全技术与工程专业在读硕士研究生.?5?《武警学院学报))2009年第12期(总第163期)?消防理论？的诸多因素出发，研究了环境温度，火灾增长系数，喷头响应时间指
6、数,喷头安装高度，喷头距火源径向距离对喷头启动时间的影响，并采用遗传算法进行多参数拟合，得到了喷头启动时问的工程计算模型，并与w.K.Chow教授的模型,张村峰膊士的模型进行了比较.最后利用该模型分析了不同因素对喷头启动时间的影响大小.1喷头响应时间1.1喷头热平衡方程喷头的热平衡方程式可用下式表示J：■■hA(一re)mchAl(l)p—f-g一L1式屮,怕为感温玻璃球的质量,kg;c.为感温玻璃球的比热,J?(kg?oC)〜;为感温玻璃球温度,oC;h为玻璃球表面换热系数,w?(m?K)—;A为感温玻璃球表面积,m.该式两边同除以me可得：a(re)hA(g—)mc一令:R口丫=()
7、u：0.5⑵(3)■■(△一⑷式屮，△为感温玻璃球温度与环境温度的温差,oC;/x为气体温度与环境温度的温差,oC;为烟气速率,m/s;尺”为响应时间指数,(In?s);为时间常数,s.对式(4)积分得：Intlllj(-I-)_=1L1[)^M—通过求解上式，即可得到喷头热敏原件(玻璃球)温度随时间的变化规律.当温度达到公称动作温度时，玻璃球破裂，喷头启动.1.2喷头响应时I'可工程计算方法w.K.Chow教授用DETACT—T2
