含钾盐添加剂细水雾的冷却效果

添加剂可以改变细水雾抑制熄灭食用油火的效率。7 种含添加剂细水雾的灭火时间见表7．4。其中，灭火剂除纯水外，均为质量分数为5%的溶液。

表7.4　不同灭火剂扑灭食用油火时间　s

由表可知，对于食用油的火焰火部分，由于灭火机理的不同，不同细水雾添加剂抑制熄灭食用油火的效率不同：碱金属添加剂能显著提高细水雾的灭火效率；NH4H2PO4溶液对纯水灭火效率的提升不明显，7 种灭火剂抑制熄灭食用油火的效率排序为K2C2O4>KNO3>CH3COOK>KCl>KH2PO4>NH4H2PO4>纯水，与之前灭火实验中的结论一致。

纯水及含添加剂细水雾在灭火冷却过程中油面温度的变化如图7．24所示。Liu 等的研究表明，对于食用油火，油温的升高主要来自火焰对燃料的热辐射，并且冷却燃料表面为细水雾灭火的主要机理。因此，7 种灭火剂对油面的冷却能力与灭火能力的排序相似：含碱金属添加剂的细水雾能够快速扑灭火焰，降低了火焰对燃料的热辐射，对食用油的冷却效果明显；NH4H2PO4 溶液与纯水的灭火时间较长，火焰对油品的辐射热反馈时间较长，冷却效果较差。

图7．24　不同灭火剂灭火过程中1号热电偶测得的温度变化

图7．25～图7．27 分别为7 种灭火剂条件下3 支热电偶记录的温度曲线。当油温降至230 ℃时，随着细水雾的施加，3号热电偶的温度下降最快，2号热电偶次之，1 号最慢。由图7．26，当油温为200 ℃时，随着细水雾的施加，除质量分数为5%的CH3COOK 细水雾外，其余6 种细水雾停止施加后，均出现沸溢层向上扩展现象。由图7．27，只有纯水细水雾施加完毕后，出现沸溢层浸没3号热电偶并溢出油盘之外的现象。

图7．25　不同灭火剂火焰熄灭后1号热电偶测得的温度变化

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图7．26　不同灭火剂火焰熄灭后2号热电偶测得的温度变化

图7．27　不同灭火剂火焰熄灭后3号热电偶测得的温度变化

在230 ℃油温条件下，沸溢层没有向上扩展的主要原因一是由于油温过高，蒸发量大，从而导致油中水量较少；二是由于细水雾仅施加5 s 而导致油中水量较少。方程（7．9）和方程（7．10）也表明，油中水的质量对沸溢层在油中的形成速率和向上的扩展速率来说是很重要的参数。油中的水量越多，就有更多的水参与到沸腾现象中，沸溢层的发展速率越快。

添加剂的存在会影响水的蒸发，在同样的细水雾流量条件下，油中水的质量减小。由图7．25也可看出，第二次停止施加细水雾后，由于添加剂的存在影响溶液中水的蒸发，使得油温下降的速率明显低于纯水作用后的油温下降速率。添加剂对蒸发的影响程度取决于盐的水合能力，即溶解度，实验所选6种添加剂的溶解度曲线如图7．28所示。

图7．28　添加剂的溶解度曲线

CH3COOK 的溶解度明显高于其余5 种盐，CH3COOK 的分解温度高于200 ℃，并且油温随着细水雾的施加不断地降低，使得沸溢层中存在大量的未分解的CH3COOK。由于其具有较强的水合能力，溶液中的水以水合离子的形式被吸附在离子周围，油中水的质量过少，因此没有出现沸溢层向上扩展至浸没2号热电偶的现象。其余5种添加剂的水合能力虽不如CH3COOK，但相比于纯水还是会影响油中水的质量，因此，只有纯水作用后的沸溢层扩展浸没3号热电偶并溢出油盘之外。

典型液滴蒸发时间表达式为：

表达式由两部分组成：第一部分为液滴从初温加热到沸点的时间，第二部分从液滴蒸发为水蒸气的时间。其中下标e 表示蒸发，0 表示初始状态，max表示最大状态。由方程（7．13）可知，液滴的蒸发时间受粒径影响较大，根据粒径测试结果，在细水雾中加入添加剂会增大细水雾粒径，增加液滴的蒸发时间，降低了油中水的质量，也不利于沸溢层的发展。