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1、博 士 学 位 论 文氮气灭火剂在封闭空间的作用机理及其应用的研究研究生姓名：陈国良年 级：博2000-1专 业：安全技术及工程指导教师：周心权 教授中国矿业大学（北京校区）二OO三年四月3研究生毕业论文中国矿业大学（北京校区）二OOO三年四月分类号：TU208密级：NB学校编号：10290单位编号：11413博士学位论文论文题目：氮气灭火剂在封闭空间的作用机理及其应用的研究并列英文题目：Research on the Action Mechanism of Nitrogen Extinguishing Agent in Enclosure Space and its Application研
2、究生姓名： 陈国良 年 级： 博士2000-1 学 号：20000104 专业：安全技术及工程研 究 方 向：消防工程导师姓名：周心权 职 称：教授论文提交日期： 2003.4 论文答辩日期：学位授予日期： 中国矿业大学（北京校区）I独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国矿业大学或其它教学机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全
3、了解中国矿业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：摘要论文提出在建筑火灾中使用氮气灭火剂，并根据气体灭火系统选择的影响因素，应用模糊系统理论，建立模糊综合评价的指标体系和评价模型，从技术和经济两方面分析其可行性；讨论注入氮气的不同流态和燃烧消耗作用对大型封闭火区中氧浓度变化的影响,建立氮气注入量、氧浓度变化及注入时间的动态关系；论文分析封闭火区中可燃气体层的形成,特性及其预防措施；初步建立了固定式和移动式氮气灭火
4、系统的设计，并对泄压口的位置及固定系统的管网压力损失计算进行了探讨；论文讨论地下建筑火灾扑救中可能出现的问题，提出采用封闭注氮法灭火时的一些技术和措施； 关键词：哈龙替代物；气体灭火；氮气灭火剂；可行性分析；地下建筑火灾 ABSTRACTThis dissertation puts forward the application of the nitrogen-extinguishing agent in the underground building fire fighting. The feasibility of nitrogen extinguishing agent is anal
5、yzed based on technical and economical index. It analyzes the influence of the different moving status of the injecting nitrogen and oxygen-consuming on the variation of oxygen concentration in enclosure fire areas . A dynamic relationship among the amount of injecting nitrogen, the variation of the
6、 oxygen concentration and the time injecting nitrogen is established. The formation and features of combustible gas layer are analyzed, and some control measures are brought forward. The dissertation also discusses the elementary design method of fixed nitrogen fire-extinguishing system, the locatio
7、n of pressure-decreasing orifice and the calculating formulation of the pipe pressure loss. Some possible problems appearing in extinguishing underground building fire and relative technologies and measures are discussed. Applying Fuzzy System theory, the dissertation establishes the assessment inde
8、x-system of the gas fire-extinguishing system based on investigating and analyzing its influencing factors. The example shows it is reliable.KEYWORDS: Halon Alternative; Gas Fire-Extinguishing; Nitrogen Extinguishing Agent; Feasibility-Analyzing; Underground Building Fire目录摘要第1章 绪论51.1引言51.2地下建筑火灾特点
9、和消防难点51.2.1地下建筑火灾特点51.2.2消防难点51.3气体灭火概述51.3.1火灾类型51.3.2有关气体灭火的几个基本概念51.4国内外灭火剂研究现状51.4.1水添加剂的发展51.4.2泡沫灭火剂的发展51.4.3干粉灭火剂的发展51.4.4气体灭火剂51.4.5哈龙灭火剂的发展51.5哈龙灭火剂面临的问题及其替代品的研究现状51.5.1哈龙灭火剂面临的问题51.5.2哈龙替代灭火剂的选择原则51.5.3哈龙替代灭火剂研究现状51.5.4常用哈龙替代灭火剂的灭火机理及其特点51.6课题研究的意义51.7课题的研究内容51.8本章小结5第2章 氮气灭火剂的可行性研究52.1引言5
10、2.2氮气及其它替代灭火剂的技术特性52.2.1灭火性能52.2.2环境保护52.2.3毒性52.3氮气和其它替代灭火剂的综合评价52.3.1评价的指标体系52.3.2综合评价指标集的建立52.4定性参数的处理方法52.4.1定性指标特征值和权重的处理52.4.2集值统计法应用举例52.5多目标多层次的模糊综合评价模型52.4.1最低层相对隶属度的计算52.4.2第分系统的单排序52.4.3上一层次的排序52.6氮气与其它气体灭火系统的综合评价52.7地下建筑火灾中使用氮气和其它惰性气体特性分析52.8结论52.9本章小结5第3章 氮气灭火剂在封闭空间的作用机理53.1引言53.2封闭火区中氧
11、浓度变化的影响因素53.3注入氮气的不同流态对火区氧浓度的影响53.3.1紊流状态下氧气、氮气浓度与注入时间及流量的动态关系53.3.2层流状态下氧气、氮气浓度与注入时间及流量的动态关系53.3.3氮气在不同流动状态下对氧浓度变化的影响比较53.4燃烧耗氧作用对封闭火区中氧浓度的影响52.2.1火区完全密封下燃烧消耗作用对氧浓度的影响52.2.2不完全密封时消耗对空间中氧浓度的影响52.2.3稀释和消耗作用对氧浓度变化的综合影响53.5燃烧生成物对氧浓度的影响53.6注入氮气呈紊流流动的条件53.7封闭空间的温度变化53.10.1无氮气注入时的温度变化53.10.2氮气注入时的温度变化53.8
12、注入氮气的不同流态对可燃气体层的影响53.8.1火区中的可燃气体层53.8.2层流中的可燃气体层53.8.3紊流中的可燃气体层53.9本章小结5第4章 氮气灭火系统设计54.1引言54.2氮气灭火系统的适用范围54.2.1适用场所54.2.2不适应场所54.3氮气灭火剂用量计算54.3.1灭火剂的设计浓度54.3.2防护区的爆炸性54.3.3氮气的设计灭火浓度54.3.4灭火剂设计用量计算54.3.5设计系数54.4防护区设置要求54.4.1防护区的确定54.4.2防护区开口54.4.3建筑构件的耐压性能和防护区泄压54.4.4建筑构件的耐火性能54.5灭火系统的管网设计54.5.1管网设计的
13、环境温度54.5.2设计流量计算54.5.3管道内径计算54.5.4喷咀孔口面积计算54.5.5管网压力损失计算54.6移动式氮气灭火系统设计54.6.1制氮设备的选择54.6.2氮气灭火剂用量计算54.6.3氮气的注入方式54.6.4输送管道选择54.7本章小结5第5章 氮气灭火剂在地下建筑火灾中的应用研究55.1引言55.2直接灭火时的风流紊乱现象、危害及控制55.3.1烟流55.3.2火灾产生的风流紊乱现象55.3.3风流紊乱现象的危害55.3.4风流紊乱现象的控制55.3直接灭火时的气体监测55.4火区封闭55.5封闭火区内火源状态的分析55.5.1气样中被检气体浓度的分析判断55.5.2气样的可靠性55.6火区启封55.7氮气灭火应用实例55.8本章小结5第6章 结论与设想5致谢5参考文献5攻读博士期间从事的科研项目及发表的论文5第1章绪论第1章 绪论1.1 引言随着科学技术的进步及大型城市的发展，现代地下工程迅速发展，现代地下空间的利用，在本世纪60和70年代达到了空前的规模，包括平战结合的地下居住和公共建筑、地铁、隧道、地下商业街、节约能源型的中小型地下建筑、地下公用设施和服务设施等。在许多国家，公路和铁路隧道是一种非常
