1.一种引射式超声速干粉灭火装置,其特征在于:包括推车(1)、密封连接器(11)、驱动气体罐(7)、低压罐(8)、储粉装置(9)、输粉金属软管(12)和引射式喷管(13),推车(1)上放置有驱动气体罐(7)和低压罐(8),驱动气体罐(7)上设置有注气口(3),驱动气体罐(7)和低压罐(8)之间通过金属管(4)连接,金属管(4)上安装有减压阀(6);
低压罐(8)内部固定有储粉装置(9),输粉金属软管(12)一端连接至储粉装置(9)底部,另一端向下延伸并分为两路分支后引出低压罐(8)罐体,输粉金属软管(12)的两路分支与低压罐(8)连接处设置有用于密封罐体的密封连接器(11);
低压罐(8)罐体外设置有实现超音速喷粉的引射式喷管(13),引射式喷管(13)包括从入口端到出口端依次连接的直管段、收缩段和扩张段,引射式喷管(13)入口端通过连接至密封连接器(11)从而与低压罐(8)罐体内部相通,两路输粉金属软管(12)从低压罐(8)罐体引出后分别连接至引射式喷管(13)的扩张段,且连接处靠近收缩段;
所述引射式超声速干粉灭火装置的工作方法,包括以下步骤:
S1:先打开低压罐(8),将干粉灭火剂装入低压罐(8)中的储粉装置(9)后关闭低压罐(8);
S2:通过注气口(3)朝驱动气体罐(7)充入气体,驱动气体罐(7)中压力升高到稳定值后,打开减压阀(6),驱动气体罐(7)中的气流经金属管(4)进入低压罐(8),使低压罐(8)中的压力达到稳定值;
S3:打开球形控制干粉流量阀(10)和球形控制气体流量阀(15),储粉装置中的干粉灭火剂在低压罐(8)中气流的压力作用下通过输粉金属软管进入引射式喷管(13),部分气流从引射式喷管(13)入口端进入,入口端的气流速度为亚音速;
S4:在引射式喷管(13)的扩张段,干粉灭火剂与进入引射式喷管(13)的气流交汇形成气固两相流,气固两相流经扩张段后从出口端喷出,气固两相流在扩张段速度由亚音速跨越到超音速实现射流。
2.根据权利要求1所述的一种引射式超声速干粉灭火装置,其特征在于:所述引射式喷管(13)的直管段内径不变;在沿入口端到出口端的方向上,收缩段内径由大变小,扩张段内径由大变小;
所述引射式喷管(13)入口端半径为10.2mm~12.7mm,为11.5mm;出口端半径为14.8mm~17.3mm,为16.1mm;扩张段和收缩段连接处的半径为6.85mm~9.25mm,为8.05mm。
3.根据权利要求1所述的一种引射式超声速干粉灭火装置,其特征在于:所述直管段的轴向长度为44.8mm~47.2mm,为46mm;收缩段轴向长度为67.8mm~70.2mm,为69mm;扩张段轴向长度为136.8mm~139.2mm,为138mm。
4.根据权利要求1所述的一种引射式超声速干粉灭火装置,其特征在于:收缩段的收缩角度α在3.16°~5.54°之间,为5.3°;扩张段的扩张角度β在1.2°~3.5°之间,为3.34°;两路输粉金属软管(12)与低压罐(8)连接处的输粉角度θ=45°,为30°~50°。
5.根据权利要求1所述的一种引射式超声速干粉灭火装置,其特征在于:
所述输粉金属软管(12)的主路上安装有球形控制干粉流量阀(10);
所述引射式喷管(13)的出口端安装有球形控制气体流量阀(15)。
6.根据权利要求1所述的一种引射式超声速干粉灭火装置,其特征在于:所述减压阀(6)上设置有两个压力仪表(2),用于分别测量低压罐(8)和驱动气体罐(7)中的压力值。
7.根据权利要求1所述的一种引射式超声速干粉灭火装置,其特征在于:所述减压阀(6)用于控制气流,以降低进入低压罐(8)的气流压力。
8.根据权利要求1所述的一种引射式超声速干粉灭火装置,其特征在于:所述低压罐(8)的压力值控制在1.4MPa~2.5MPa之间,驱动气体罐(7)的压力值控制在12.4MPa~
13.7MPa之间。
9.根据权利要求1所述的引射式超声速干粉灭火装置的工作方法,其特征在于:干粉灭火剂沿喷管轴线方向喷射的颗粒速度通过下述方法计算:
1)计算干粉灭火剂进入引射式喷管(13)时的初始颗粒速度v,具体计算公式如下:
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其中,Ae为喷管出口端的面积;A为喷管喉部的面积;p0为喷管入口端的压力值;pe为环境的压力值;M为喷管出口马赫数,a为声速,为340m/s;γ为常数,取值为γ=1.4;
2)将引射式喷管的结构参数和计算得到的初始速度v输入Fluent软件中模拟气固两相流在引射式喷管(13)中的运动,从而得到干粉灭火剂从引射式喷管(13)出口端喷出的颗粒速度。