Page 9 - 《应用声学》2022年第5期

第 41 卷 第 5 期 陈子越等： 声波团聚技术发展现状及在火灾消烟应用前景 685

聚技术对电缆烟雾存在突出的团聚效果，可在短时
间内提高火场内光线的透光度 (即能见度)，为受困
人员逃离火场提供便利。

1.0
0.9
0.8
0.7 10 mm
ᤩАए 0.6 (a) ڄᐑҒᮤዢڏ

0.5 ܦฉڄᐑ
ᒭཀྵොᬌ
0.4
0.3
0.2
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
௑ᫎ/min

图 5 有无声波时透光度的变化趋势
Fig. 5 Variation trend of transmittance with or 10 mm
without sound waves
(b) ڄᐑՑᮤዢڏ
本文使用尺寸为 0.3 cm× 0.3 cm 的导电胶对
图 6 团聚前后颗粒粒径变化
电缆烟雾进行了采样，将团聚前和团聚后的颗粒
Fig. 6 Changes of particle size before and after
收集至导电胶上，拍摄扫描电子显微镜 (Scanning
agglomeration
electron microscope, SEM)图，如图 6所示。图6(a)
为电缆烟雾颗粒团聚前的微观样貌，呈现细小的链 然而，微细颗粒的团聚与解团聚、分散是一个
式结构；使用频率为 1.5 kHz、声功率为 12 W 的声 复杂而又动态、受多种因素影响的非稳态平衡过程。
波对烟雾颗粒进行团聚，烟雾颗粒团聚后的微观样 从 SEM 图中不难发现，微粒并不是简单的、大小不
貌如图 6(b) 所示，可见细颗粒在声场中发生快速团 一的刚性粒子，而是可能不会弹性碰撞的、有各种
聚，形成直径约为100 µm的松散絮状团聚体。 聚合状态可以断裂、分散，也可能缠绕成团的族状
聚合物，需要对微粒的成分组成、结构、形态和聚集
2.3 声波团聚用于火场消烟中的前景及挑战分析
状态展开进一步研究。而火场作为开放环境，在无
21 世纪是我国城市化和经济发展的重要阶段，
人机等装置无法靠近的情况下，如何形成有限空间，
城市高楼林立，建筑密度达到有史以来的峰值。同
并最大限度上减少距离导致的声强衰减和能耗，也
时，建筑物内可燃物数量也不断增加，致使火灾发生
是不可忽视的因素。
的概率急剧增长。烟雾作为火场中最致命的因素，
基于上述挑战，今后声波团聚消烟的研究分为
对受困人员产生巨大威胁 [52] 。学者为减少火灾烟
两方面：一方面是对微细颗粒本身及团聚环境的研
雾所带来的巨大危害，提出多种烟雾控制手段。可
究，另一方面则是研究如何在火场中保持一定的团
这些手段并不能很好地帮助火场受困人员逃生，火
聚效果。此外，在走向实际应用的过程中，操作技术
灾烟雾对受困人员的威胁仍然存在，为火灾烟雾控
与工艺、设备上也有许多因素需要考虑，做出较大
制领域寻找一种切实可行的控制手段势在必行。
改进势在必行。
张光学等 [53] 提出的声波消烟方法，与依托自
然通风系统的防烟法相比较，不易受风向等诸多因 3 结论
素影响，消烟效果较好。而与排烟法相比，声波消烟
不会带来新鲜空气，对被困人员逃生不会造成威胁。 声波团聚技术在经过近百年的发展后，在实验
同时，声波消烟还具备作用时间短这一优势，1 min 及机理两个不同方面上都取得了极大进展。近年
内就能很大程度上消除火场内充斥的烟雾，为人员 来，学者们在声波团聚与其他团聚方式的多元耦合
安全逃离火场提供保障。 方法上取得一定进展，且对声波尾流的模型做出修