自动防灭火装置设计研究

白洋洋，尹晨宇，陆金金，张美玉，王月红

（华北理工大学，河北 唐山 063210)

摘  要：针对化工厂、煤矿、隧道等工业和建筑场所特殊环境的火灾问题，对自动防灭火装置进行了优化设计研究。首先通过分析液态二氧化碳相变特性和热力学参数，确定其作为灭火介质的可行性;然后基于齿轮与扭力弹簧的协同效应，构建了温度响应阀值可调的感温启动模块，开关部分选用密封性和通遗性俱佳的球阀。研究结果表明，装置具有快速响应、无残留污染及环境适应性强的特点，尤其适用于易燃易爆及封闭空间环境。

关键词：自动防灭火;球阀;感温;启动器

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在当今社会，随着工业化和城市化的快速发展，各类火灾事故频发，给人们的生命财产安全带来了严重威胁。特别是在一些特殊环境中，如化工企业、隧道和煤矿采空区”等。这些环境往往存在特殊的火灾风险，如化工原料易燃易爆性、隧道内水源难以保障以及煤矿采空区复杂地质条件等，使得传统的水基喷淋灭火装置在这些场合下难以发挥有效作用。此外，这些环境通常存在人员难以快速到达的区域，一旦发生火灾，往往需要依靠人员手提灭火装置进行扑救，不仅效率低下，而且极易造成人员伤亡。火灾具有突发性和快速蔓延的特点，因此灭火装置需要能够在无人值守的情况下自动检测并响应火情，从而迅速扑灭火源，减少人员伤亡和财产损失。

针对这些特殊环境的火灾防控需求，提出一种全新的自动防灭火装置设计理念。液态二氧化碳在高压容器中可稳定储存，其在常压环境下喷出时会迅速气化，吸收燃烧物表面热量，使局部温度骤降，达到快速冷却效果，且二氧化碳气体密度显著高于空气，喷出后下沉覆盖燃烧物表面,将氧气浓度稀释至<15%，阻断燃烧链式反应。结合相变吸热、高密度覆盖及化学惰性等特性，液态二氧化碳具备多重灭火机制(窒息+冷却),其热力学参数(如相变潜热、密度)和可控的相变路径(气化/超临界态)共同支持该装置作为高效灭火介质的可行性。同时，经过精确计算灭火半径，该装置能够在火灾初期迅速释放灭火剂，有效控制火势的蔓延，为后续的救援工作赢得宝贵时间。与市面上的传统喷淋装置相比，本文设计的自动防灭火装置具有以下显著优势：①无需水源，避免在特殊环境中因水源不足而导致的灭火失败；②自动检测环境温度，无需人员操作,可大大提高灭火效率和安全性；③适用范围广，可普遍应用于隧道、煤矿采空区、化工企业等多种特殊环境中。

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