消防科学与技术 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (6): 112-121.DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0112.10
张凯1, 王喜世1, 倪小敏1, 陶瑞卿1, 王文婕1, 孔帅2
Zhang Kai1, Wang Xishi1, Ni Xiaomin1, Tao Ruiqing1, Wang Wenjie1, Kong Shuai2
摘要: 针对新能源电池热失控防护与特高压变电站消防等工程需求,快速冷却高温固体表面是灾害控制的关键环节。细水雾或水喷淋具备显著相变冷却的优势,但液滴受沸腾和惯性碰撞影响,易发生破碎与飞溅,导致其冷却效果下降。本研究提出通过添加高分子聚环氧乙烷(700×10-6),调控液滴行为,以提升其冷却效果。单液滴碰撞冷却试验结果显示,当表面温度约为200 ℃时,液滴碰撞固体时无法形成稳定蒸气层,由于添加PEO抑制了液滴破碎和飞溅,并使液滴黏附在表面上,因而其冷却前后的固体表面温差最大可达水的4.3倍,降温速率最大可提升10%。当表面温度约为400 ℃时,液滴与高温表面会形成稳定的蒸气层。由于PEO溶液液滴的完整性强于纯水液滴,其在蒸气层阻隔下的吸热能力不如水。喷雾冷却试验则验证了通过改善液滴流变特性可显著提升接触沸腾下,水对固体的冷却效果。此种水雾改性方法适合在新能源电池热失控早期提升热失控抑制效果。