本書繫統地介紹了含鉀鹽添加劑細水霧滅火技術的定義、適用場合、鉀鹽添加劑的種類和作用、滅火有效性實驗方法、滅火的化學熱力學與動力學原理等內容，並結合典型的B類火和F類火的燃燒和冷卻特點，對含鉀鹽添加劑細水霧實際工程應用的可行性進行了分析。
本書以“鉀鹽添加劑宏觀滅火效能的評價-發揮效能核心活性物質的確定-活性物質微觀作用機理的探尋”為邏輯主線，綜合運用杯式燃燒器、熱分析、X射線衍射、掃描電鏡等表征手段並結合FLUENT以及CHEMKIN等數值模擬工具，提出了一套研究含添加劑細水霧滅火有效性評價及機理的典型方法。
本書既有理論的總結、探索和創新，又有對實踐的指導，具有很強的可操作性，可作為高等院校安全科學與工程、消防工程等相關專業課和選修課的教材，也可作為應急管理部綜合性消防救援隊伍的培訓教材。

第1章 緒論 ………………………………………………………………………1
1.1 細水霧滅火技術簡介和研究現狀 ………………………………………1
1.1.1 細水霧滅火技術簡介…………………………………………………2
1.1.2 細水霧滅火技術研究現狀……………………………………………7
1.2 含添加劑細水霧滅火技術簡介和研究現狀 ……………………………9
1.2.1 含添加劑細水霧滅火技術簡介………………………………………9
1.2.2 含添加劑細水霧滅火技術研究現狀 ………………………………9
1.3 小結 ………………………………………………………………………15
第2章 Cup-burner擴散火焰裝置的設計與滅火實驗………………………17
2.1 Cup-burner的設計 ………………………………………………………18
2.1.1 Cup-burner實驗繫統 ………………………………………………18
2.1.2 細水霧發生及控制繫統 ……………………………………………19
2.1.3 細水霧收集繫統 ……………………………………………………22
2.2 Cup-burner火焰特征 ……………………………………………………22
2.2.1 Cup-burner火焰特征實驗 …………………………………………22
2.2.2 Cup-burner火焰特征數值模擬 ……………………………………24
2.3 超聲霧化細水霧的粒徑及霧化效果 ……………………………………30
2.3.1 細水霧粒度分布 ……………………………………………………30
2.3.2 細水霧霧滴在氣流中的受力分析 …………………………………34
2.3.3 影響霧化效果的因素分析 …………………………………………36
2.4 細水霧抑制熄滅Cup-burner火焰的最小滅火濃度……………………39
2.4.1 細水霧抑制熄滅Cup-burner火焰的實驗研究 ……………………39
2.4.2 細水霧抑制熄滅Cup-burner火焰的數值模擬 ……………………42
2.5 小結 ………………………………………………………………………47
第3 章含鉀鹽添加劑細水霧抑制熄滅Cup-burner 火焰的有效性研究…49
3.1 含鉀鹽添加劑細水霧的Cup-burner滅火實驗…………………………50
3.1.1 含鉀鹽添加劑細水霧的粒度分布 …………………………………50
3.1.2 含鉀鹽添加劑細水霧的霧化效果 …………………………………51
3.1.3 含鉀鹽添加劑細水霧最小滅火濃度的確定 ………………………55
3.2 含鉀鹽添加劑細水霧化學滅火作用效能的描述………………………59
3.2.1 含鉀鹽添加劑細水霧抑制熄滅CH4火焰的熱機理 ………………59
3.2.2 含鉀鹽添加劑溶液熱容值的確定 …………………………………62
3.2.3 含鉀鹽添加劑細水霧化學滅火作用的量化 ………………………67
3.3 小結 ………………………………………………………………………71
第4 章含鉀鹽添加劑細水霧抑制熄滅Cup-burner 火焰機理的
熱力學分析 ……………………………………………………………73
4.1 含鉀鹽添加劑的熱行為 …………………………………………………74
4.1.1 TGA-DSC實驗方法 …………………………………………………74
4.1.2 含鉀鹽添加劑的熱分析實驗 ………………………………………74
4.1.3 含鉀鹽添加劑的熱分析動力學 ……………………………………79
4.2 含鉀鹽添加劑細水霧加熱產物分析 ……………………………………83
4.2.1 實驗方法 ……………………………………………………………83
4.2.2 不同溫度條件下含鉀鹽添加劑細水霧加熱產物表征 ……………85
4.2.3 不同濃度條件下含鉀鹽添加劑細水霧加熱產物表征 ……………93
4.2.4 不同溶質條件下含鉀鹽添加劑細水霧加熱產物表征 ……………94
4.2.5 不同含鉀鹽添加劑細水霧加熱產物晶粒生長動力學 ……………96
4.3 含鉀鹽添加劑細水霧在一定條件下的化學熱力學分析 ……………100
4.3.1 含鉀鹽添加劑細水霧滅火的一般過程 …………………………100
4.3.2 化學熱力學理論基礎………………………………………………102
4.3.3 化學熱力學分析……………………………………………………104
4.4 含鉀鹽添加劑粉體的Cup-burner滅火實驗 …………………………123
4.4.1 實驗裝置及方法……………………………………………………123
4.4.2 結果與討論…………………………………………………………125
4.5 含鉀鹽添加劑細水霧滅火有效性綜合分析 …………………………128
4.6 小結 ……………………………………………………………………131
第5 章含鉀鹽添加劑細水霧抑制熄滅Cup-burner 火焰機理的
動力學分析 ……………………………………………………………134
5.1 PSR模型概述……………………………………………………………135
5.1.1 PSR模型的基本描述………………………………………………135
5.1.2 PSR模型的局限性 …………………………………………………136
5.2 含氣態KOH的CH4/空氣混合物燃燒機理簡化模型 …………………137
5.2.1 CHEMKIN概述 ……………………………………………………137
5.2.2 CH4/空氣燃燒動力學簡化模型……………………………………139
5.2.3 含氣態KOH的 CH4/空氣燃燒動力學簡化模型 …………………141
5.3 含氣態KOH的CH4燃燒動力學機理分析 ……………………………142
5.3.1 含氣態KOH的CH4/空氣動力學簡化模型的可行性分析 ………142
5.3.2 含氣態KOH的CH4/空氣動力學簡化模型的敏感性分析 ………145
5.3.3 氣態KOH抑制CH4/空氣混合物燃燒過程的機理分析 …………150
5.4 溫度、濕度和大氣壓對滅火效率的影響 ……………………………156
5.4.1 環境溫度的影響……………………………………………………156
5.4.2 環境濕度的影響……………………………………………………157
5.4.3 大氣壓強的影響……………………………………………………157
5.5 小結 ……………………………………………………………………159
第6章 含鉀鹽添加劑細水霧在B類火中的應用 ……………………………160
6.1 含鉀鹽添加劑細水霧與B類火相互作用的實驗研究 ………………161
6.1.1 全尺寸滅火實驗工況下細水霧的滅火機理 ……………………161
6.1.2 全尺寸滅火實驗繫統的設計及實驗方法 ………………………166
6.1.3 實驗用B類火模型的燃料特性……………………………………173
6.1.4 純水細水霧與B類油池火相互作用實驗…………………………177
6.2 含鉀鹽添加劑對細水霧撲滅B類火有效性的影響 …………………181
6.2.1 含鉀鹽添加劑種類的影響…………………………………………181
6.2.2 含鉀鹽添加劑濃度的影響…………………………………………185
6.3 小結 ……………………………………………………………………188
第7章 含鉀鹽添加劑細水霧在F類火中的應用 ……………………………190
7.1 含鉀鹽添加劑細水霧撲滅食用油火的實驗研究 ……………………191
7.1.1 滅火實驗設備與方法………………………………………………191
7.1.2 食用油火的燃燒特性………………………………………………192
7.1.3 純水細水霧與食用油火相互作用實驗 …………………………194
7.1.4 含添加劑細水霧與食用油火相互作用實驗 ……………………197
7.2 含鉀鹽添加劑細水霧冷卻食用油的實驗研究 ………………………206
7.2.1 冷卻實驗設備與方法………………………………………………207
7.2.2 食用油的冷卻過程…………………………………………………208
7.2.3 沸溢層的影響因素…………………………………………………209
7.2.4 含鉀鹽添加劑細水霧對食用油冷卻過程的影響 ………………212
7.3 小結 ……………………………………………………………………215
參考文獻 …………………………………………………………………………217

在各種災害中，火災是最常見和最普遍的威脅公眾安全和社會發展的主要災害之一。火災不但會對人們的生命、財產造成重大威脅，而且會對自然環境造成嚴重的破壞。因此，如何滅火成為伴隨人類用火歷史不斷發展的一個重要課題。
細水霧滅火技術因具有無環境污染、耗水量低、滅火迅速、適用多種類型火災、對受災物品破壞小等特點，被視為哈龍滅火技術的主要替代品。在高技術領域與重大工業危險源的特殊火災領域獲得了廣泛的應用，並展現出了良好的發展潛力。然而，水滅火仍屬於物理作用範疇，效能低於哈龍滅火劑和其他化學滅火劑。含添加劑細水霧除了通過水對燃料表面冷卻、火焰氣相冷卻和稀釋氧氣濃度等作用機制來抑制熄滅火災外，還可以通過捕捉燃料燃燒過程中產生的自由基、中斷燃燒過程中的鏈式反應，或是在火焰溫度下分解產生惰性物質通過冷卻和窒息作用達到滅火目的。含添加劑細水霧的物理和化學機理在滅火過程中發揮的協同作用使水的整體滅火效能得到顯著提高。
我國於2013年頒布了《細水霧滅火繫統技術規範》（GB50898—2013）作為細水霧滅火繫統設計的一般性原則和統一標準，標志著細水霧滅火技術已經有成熟的實施標準。然而，含添加劑細水霧由於其對存儲設備的腐蝕性、溶質的溶解性及保質期等問題，並沒有進入大規模的實際應用階段，雖然添加劑能夠明顯地提高細水霧滅火性能，但是由於添加劑的滅火機理和一些應用方面的問題還沒有得到解決，並且細水霧及含添加劑細水霧的最小滅火濃度對消防設計和科學研究都是非常重要的參數，但實際規範中均未涉及，使得在實際應用中對細水霧或含添加劑細水霧滅火繫統的評價還沒有統一的標準，這些都限制了含添加劑細水霧繫統的推廣應用。
本書的撰寫可適應現代社會的實際需要，解決含添加劑細水霧在滅火有效性評價、滅火原理及工程設計中的有關問題，滿足綜合性消防救援隊伍更新知識、運用新技術的需要，滿足高等院校教學、科研發展的需要，有助於提高從業人員運用科學技術手段提高抗御火災的基本能力，同時可填補我國在、7含添加劑細水霧滅火技術專業叢書出版方面存在的空白。
本書主要介紹了含鉀鹽添加劑細水霧的定義、添加劑的種類和作用、滅火有效性評價實驗及建模方法、添加劑化學滅火的熱力學和動力學原理等內容，設計更加貼近實際工程的全尺寸滅火實驗方案，探討含添加劑細水霧實際應用的可行性。本書在編寫過程中注意吸收國內外滅火劑方面的先進技術和有益經驗，突出實用性和可操作性，力求繫統地介紹內容，深入淺出，循序漸進。
本書在撰寫過程中得到了中國人民警察大學、北京理工大學爆炸科學與技術國家重點實驗室、北京市天安門地區消防支隊和湖南安全技術職業學院等單位專家的大力支持。在此，謹向幫助和支持本書撰寫工作的領導、專家及所有同志深表謝意。由於筆者水平有限，書中難免存在不足之處，懇請讀者和同行批評指正。
本書共分7章，第1章由杜志明完成，其餘章節由張天巍完成。本書第2~7章的內容得到了中國人民警察大學劉皓博士和梁強博士、北京理工大學爆炸科學與技術國家重點實驗室韓志躍博士、北京市天安門地區消防支隊防火監督處監督指導科馬冀昆及湖南安全技術職業學院劉玲博士等單位專家的大力支持。在此，謹向幫助和支持本書撰寫工作的領導、專家及所有同志深表謝意。由於筆者水平有限，書中難免存在不足之處，懇請讀者和同行批評指正。
本書可供從事滅火劑研究的工程技術人員，國家綜合性消防救援隊伍指揮員、消防員，企、事業單位消防管理干部使用，也可作為高等院校消防工程、安全科學與工程、化學工程等專業的教學參考書。
最後，感謝北京理工大學研究生院為本書出版創造了一個寶貴的機會。感謝北京理工大學優秀博士學位論文出版項目基金資助。感謝中國人民警察大學的成員在作者從事研究和撰寫本書過程中給予的關心和支持。感謝國家自然科學基金委員會和河北省自然科學基金委員會，本書的相關研究得到國家自然科學基金項目（No.51804314）和河北省自然科學基金項目（No.E2018507020）等項目的資助，在此表示衷心感謝。
張天巍杜志明
中國人民警察大學
北京理工大學爆炸科學與技術國家重點實驗室