声波灭火器学案.doc

基于声波对周围介质分布影响的灭火原理 摘 要 常用的灭火器含有泡沫、干粉、卤代烷或二氧化碳等，因为是是高压容器，即使不可燃烧，被烘烤后也会膨胀爆裂，罐体碎片有危险，而且气体灭火容易引起窒息，封闭空间使用有危险。声音在空气中以纵波的形式传播，由此，会改变介质的疏密程度。如果认为某片空气中氧气二氧化碳等物质是均匀分布的，那么，在某一频率声波的影响下，该区域中氧气也会呈现疏密分布，含氧量稀薄的部分，则不便于发生氧化反应产生燃烧现象。本文即是以此为基础，探讨了声波灭火的原理以及可行性。 关键词：声波 纵波 灭火 声波的含义 发声体的振动在空气或其他物质中的传播叫做 HYPERLINK /subview/17777/8347643.htm \t /_blank 声波。声波借助各种 HYPERLINK /view/298837.htm \t /_blank 介质向四面八方传播。声波是一种 HYPERLINK /view/274476.htm \t /_blank 纵波，是 HYPERLINK /view/778.htm \t /_blank 弹性介质中传播着的压力振动。 声波可以理解为介质偏离平衡态的小扰动的传播。这个传播过程只是能量的 HYPERLINK /view/4302810.htm \t /_blank 传递过程，而不发生质量的传递。如果扰动量比较小，则声波的传递满足经典的 HYPERLINK /view/89435.htm \t /_blank 波动方程，是线性波。如果扰动很大，则不满足线性的声波方程，会出现波的色散，和激波的产生。 声波与纵波的联系 “声源”在空气中振动时，一会儿 HYPERLINK /view/302283.htm \t /_blank 压缩空气，使其变得“稠密”；一会儿空气膨胀，变得“稀疏”，形成一系列疏、密变化的波，将振动能量传送出去。这种媒介 HYPERLINK /view/26217.htm \t /_blank 质点的振动方向与波的传播方向一致的波，称为“ HYPERLINK /view/274476.htm \t /_blank 纵波”。声波的传播不是介质分子的直接位移，而是能量以波动形式的扩展。声波的能量随扩展的距离逐渐消耗，最后声音消失。连续振动的音叉，使周围的空气分子形成疏密相间的连续波形。在空气中传播的声波是纵波，在纵波中，介质分子的振动方向和波前进的方向平行。 声波的传播 1.声波的产生 当振动的物体向外振动时会挤压介质，使介质的密度变大；而当它向内振动时，介质质点间的间隔则会变大，密度也就会跟著变小，这一疏一密的持续变化，就是声波的形成。 2.声波的传播方式 声波透过四种现象改变传播方向：反射、折射、衍射及漫射。当声音的传播过程中，介质发生改变，就会产生上述现象。 考虑到本文讨论的主题，此处只介绍声波的折射。 若声音在不同介质中传递，因速度不同而使传播方向发生偏折的现象，称为折射。在同样介质中温度改变也会影起声速变化，进而影响声音的传播方向。声音在温暖的空气当中传播速度较快，声波会向温度低的方向弯曲；但如果地面为反射表面，声波会延著传播方向跳跃式前进。 3.声速 一般来说，声速通常与与介质的不可压缩率与密度有关，利用 HYPERLINK /wiki/%E8%BF%9E%E7%BB%AD%E4%BB%8B%E8%B4%A8%E5%8A%9B%E5%AD%A6 \o 连续介质力学 连续介质力学及 HYPERLINK /wiki/%E7%BB%8F%E5%85%B8%E5%8A%9B%E5%AD%A6 \o 经典力学 经典力学，可导出下面的公式： 其中是 HYPERLINK /wiki/%E4%B8%8D%E5%8F%AF%E5%A3%93%E7%B8%AE%E7%8E%87 \o 不可压缩率 不可压缩率，是 HYPERLINK /wiki/%E5%AF%86%E5%BA%A6 \o 密度 密度。 因此音速随着介质的不可压缩率增加而变快，随着介质的质量密度增加而变慢。 对于一般的状态方程式，在 HYPERLINK /wiki/%E7%B6%93%E5%85%B8%E5%8A%9B%E5%AD%B8 \o 经典力学 经典力学适用范围内，音速可表示成 此处偏微分针对 HYPERLINK /wiki/%E7%B5%95%E7%86%B1 \o 绝热 绝热变化。 对于远离液态工作点的理想气体，则有 式中: K为定压比热与定容比热之比，双原子气体（包括空气）K=1.4; R为气体常数,空气为0.287kJ/(kg·K); T为绝对温度(K)。 关于声速，还有一个非常实用的经验公式：c=331+0.6T(其中T