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2016年10月
北京航空航天大学学报
2016
第42卷第10期
Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics
Val, 42 No. 10
http://bhxb.buaaeducnjbuaa@buaaeducn
DOI:10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0661
PR方程和WS混合规则预测灭火瓶氮气充填量
陈梦东,谢永奇2,郭祥祥,余建祖12,马伟
(1.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100083
2.北京航空航天大学人机工效与环境控制重点学科实验室,北京100083
3.中国空间技术研究院空间物理重点实验室,北京10007)
要:气为直升机灭火瓶内灭火剂的快速释放提供驱动力,确定氮气充填量和
气相空间氮气的摩尔比例,是直升机动力舱灭火系统设计中的关键向題之一。基于Peng-
Robinson(PR)状态方程和Wong- Sandler(WS)混合规则,提出了一种灭火瓶复气充填量预测
方法,针对 Halon301和HFC227ea的不同充装工咒,通过3层迭代计算确定氮气充填量,与试
验和文献结果进行了对比,并分析了灭火瓶内压强和气摩尔比例随温度的变化情え。结果
表明:对 Halon301充填1/2灭火瓶的试验工况,気气充填量计算值的平均误差约为4,7%;对
充填2/3试验工况,平均误差约为1.1%,计算结果优于 PROFISSY和 HIFLOW软件计算结果
对HFC-227ea充填1/2灭火瓶和2/3灭火瓶工況的平均误差分别为4.3%和2.3%,与
PROFISSY软件的计算精度相当。该方法可以用于机载灭火系统工程设计。
关键词:灭火系统;Peng- -obinson(PR)方程;Wong- Sandler(WS)混合规则
Halon1301;HFC-227ea;气液平衡
中图分类号:V228.6;TB131
文献标识码:A
文章编号:1001-5965(2016)10-2162-07
直升机的使用环境往往十分恶劣,若热量在E-228683)-1995规定从喷嘴开始释放灭火
发动机表面积聚而不能散去,会导致动力舱温度剂计时,释放规定质量的灭火剂所需时间不得高
异常升高而产生火灾。如果不能及时灭火,将会于1s。由于室温下灭火剂的饱和蒸汽压较低,例
产生严重后果。随着直升机性能的提高,动力舱如,25℃时 Haoni301的饱和蒸汽压为1.61MPa,
灭火系统保障直升机安全飞行的作用日益突HFC-227ea的饱和蒸汽压为0.47MPa,不利于灭
出。美国“新一代灭火技术计划”]曾优选七火时快速将灭火剂释放到防火区,因而工程上通
氟丙烷(HFC22ea)作为哈龙130( Halon1301)常使用氮气作为增压介质充填到灭火瓶,提供释
的替代灭火剂,然而与 Halon I301相比,获得相同放灭火剂的驱动力
的灭火效果所需要替代灭火剂的质量与体积增加
美国NASA喷气动力实验室的 Eliott等专门
较多,因而还未见替代灭火剂用于军用飞机方面为 Halonl301研制了 HFLOW软件,美国国防
的公开报道。
部资助开发了基于 Relap5的灭火系统仿真软
目前我国军用直升机灭火系统中仍采用件?,美国国家标准及技术研究所(NIST)的
Halon1301作为灭火剂,因此,本文主要针对Yang等为了计算氨气在灭火剂中的溶解度专门
Aion1301和HFC-227ea进行分析。美军标MIL-开发了 PROFISSY软件?,并开展了有关氮气和
收稿日期:2015-10-13;录用日期:2015-1]1-13;网络出版时向:2016010511:29
网络出版地址:www.cnki.met/kcog/detail/11.2625.V.20160105.1129.007.html
通讯作者:Tel.:01082338081E-mail:xyr@hna.edu.cn
引用将式:隊亦东,谢水,郭祥祥,等。P方程和WS混合规则预测灭火癌氨气充填量「J.北京航空航天大学学报,2016,2
(10 ) 2162-2168. CHEN M D, XIB Y Q. GUO X X, et al. Predieting filling mass of nitrogen in fire agent bottle based on Peng-
Robinson equation of stale with Wong-sandler mixing ale [J J. Journal of Bejing University of Aeronautics and 4astruraulics, 2016
42(I0):2162-2168( in Chinese)
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