环境温度对灭火系统储存状态与释放特性的影响

何佳明; 蔡柳溪; 李云; 任恒英; 张沛; 弥晓亮; 王学辉

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (12) : 237 -248.

何佳明, 蔡柳溪, 李云, 任恒英, 张沛, 弥晓亮, 王学辉

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摘要

针对气体灭火系统释放特性受环境温度影响机制不明的问题，采用二元气液相平衡模型计算灭火剂在不同温度下的气液分布，并结合三维数值模拟方法分析其在不同温度下释放的流动特性。首先，以某机载发动机舱灭火系统为研究对象，该系统采用高压氮气对Halon 1301灭火剂加压储存，瓶内呈气液两相共存状态，建立了考虑Halon 1301气化与氮气溶解的气液相平衡模型；然后，结合发动机舱环境温度变化，对-60℃至20℃条件下Halon 1301灭火剂的储存状态与释放特性进行了仿真分析。仿真结果表明：灭火系统在不同环境温度下释放均经历灭火剂填充管路、灭火剂释放和残余气体释放3个阶段；当环境温度由20℃降至-60℃时，灭火瓶内压力显著降低，液相体积略有减小，气相中Halon 1301摩尔分数由0.485 5降至0.067 3,而液相中Halon 1301摩尔分数始终维持在0.9以上；低温条件下瓶内驱动力减弱，灭火剂气化速率降低，导致其在管路内的停留时间延长，整体释放过程更为平缓；与20℃相比，在-60℃时灭火剂最大流量降低了31.33%,释放80%灭火剂所需时间延长了48.89%,总释放时间增加了71.15%。该研究揭示了低温环境对气体灭火系统储存与释放的不利影响，为气体灭火系统的优化设计提供了理论依据。