고압 발생 챔버는 화학 연료 폭발을 이용하여 매우 높은 온도와 압력(일반적으로 1.9MPa ~ 2MPa)의 가스를 생성함으로써 소화기의 에너지 핵심 역할을 합니다. 이 저장된 에너지는 즉시 노즐 내의 고속 충격파로 변환되어, 물줄기를 미세한 미스트로 물리적으로 분쇄하는 데 필요한 공기 역학적 전단력을 제공합니다.
여기서 핵심 메커니즘은 단순한 유압 변위가 아니라 공기 역학적 분쇄입니다. 충격파를 활용하여 막대한 전단력을 생성함으로써, 시스템은 물 덩어리를 마이크로미터 크기의 물방울로 변환하여 표면적을 획기적으로 늘려 냉각 및 산소 치환 효율을 높입니다.
압력 생성 메커니즘
화학 연료 폭발
이 과정은 발생 챔버 내부에서 화학 연료의 제어된 폭발로 시작됩니다. 이것이 고속의 에너지 방출을 통해 주요 동력원으로 작용합니다.
임계 압력 수준 도달
이 폭발은 고온의 가스 환경을 생성합니다. 내부 압력은 임계 하중을 생성하며, 일반적으로 1.9MPa ~ 2MPa 사이에서 안정화됩니다.
에너지 변환
이 정적 고압이 최종 도구는 아닙니다. 이는 시스템을 구동하는 잠재 에너지입니다. 챔버는 이 고에너지 가스를 노즐로 유도하여 다음 단계의 공정을 시작하도록 설계되었습니다.
에너지를 분쇄로 변환
충격파 형성
고에너지 가스가 노즐로 확장되면서 고속 충격파로 전환됩니다. 이것이 물줄기에 동력을 전달하는 메커니즘입니다.
공기 역학적 전단력
충격파는 강렬한 공기 역학적 전단력을 생성합니다. 이 힘은 움직이는 물줄기를 가로채 액체의 자연적인 표면 장력을 극복하기에 충분히 강합니다.
분쇄
전단력은 "망치" 역할을 하여 물 덩어리의 흐름을 분쇄합니다. 단순히 노즐을 통해 물을 밀어내는 것이 아니라 물리적으로 물을 분리합니다.
결과: 마이크로미터 크기 미스트
물 덩어리에서 미스트로
이 고압 상호 작용의 결과는 고체 물줄기가 마이크로미터 크기의 미세한 미스트 구름으로 변환되는 것입니다.
비표면적 증가
물방울 크기를 마이크로미터 수준으로 줄임으로써 물의 비표면적이 기하급수적으로 증가합니다.
향상된 화재 진압
이 증가된 표면적은 물이 열을 더 빠르게 흡수하도록 합니다. 이는 소화제의 냉각 효율과 산소 치환 능력을 모두 크게 향상시킵니다.
역학 이해 (절충점)
충격 대 흐름
이 시스템이 단순한 흐름이 아니라 충격에 의존한다는 것을 이해하는 것이 중요합니다. 일반 펌프는 물을 밀어내지만, 이 시스템은 물을 "충격"시킵니다.
격납의 복잡성
이 시스템은 폭발과 충격파에 의존하기 때문에 챔버는 즉각적이고 높은 응력 부하(1.9–2 MPa)를 견딜 수 있을 만큼 견고해야 합니다. 이는 더 낮고 더 일정한 압력에서 작동할 수 있는 연속 흐름 시스템과는 다릅니다.
목표에 맞는 올바른 선택
이 메커니즘이 화재 진압 전략에 부합하는지 결정하려면 소화제의 원하는 결과를 고려하십시오.
- 주요 초점이 빠른 열 흡수라면: 최대화된 표면적이 즉각적인 냉각 효과를 생성하므로 마이크로미터 크기의 미스트가 이상적입니다.
- 주요 초점이 산소 치환이라면: 미세한 미스트는 고체 흐름보다 산소를 더 효과적으로 치환하는 밀집된 구름을 생성합니다.
- 주요 초점이 깊은 침투라면: 에너지가 원자화에 소모되기 때문에 미세한 미스트는 고체 제트보다 장거리에 걸쳐 운동량이 적을 수 있음을 유의하십시오.
고압 발생 챔버는 본질적으로 물의 효율성을 위해 물의 양을 거래하여 제한된 양의 유체를 매우 효과적인 열 장벽으로 바꾸는 기계입니다.
요약표:
| 특징 | 폭발형 메커니즘 | 화재 진압에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 동력원 | 화학 연료 폭발 | 고속 작동을 위한 빠른 에너지 방출 |
| 내부 압력 | 1.9 MPa ~ 2.0 MPa | 충격파 형성을 위한 임계 하중 제공 |
| 주요 힘 | 공기 역학적 전단력 | 표면 장력을 극복하여 액체 분쇄 |
| 결과 출력 | 마이크로미터 크기 미세 미스트 | 냉각을 위한 표면적 기하급수적 증가 |
| 핵심 이점 | 산소 치환 및 열 흡수 | 제한된 물의 양의 효율성 극대화 |
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참고문헌
- Dmytro Dubinin, Volodymyr Tryhub. Numerical studies of the breakup of the water jet by a shock wave in the barrel of the fire extinguishing installation. DOI: 10.31306/s.66.2.4
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