CN112121341B - 灭火系统的参数的计算方法、装置、存储介质及设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种灭火系统的参数的计算方法、装置、存储介质及设备，一种灭火系统的参数的计算方法，用于灭火系统的参数，包括：根据所述传火药稳定点燃的条件得到所述热敏线的参数；根据所述自燃火药稳定点燃的条件得到所述传火药的参数；根据所述产气药剂稳定点燃的条件得到所述自燃火药的参数；根据所述活塞被推到所述缸体的底部的条件得到所述产气药剂的参数。上述灭火系统的参数的计算方法、存储介质及计算机设备用于计算灭火系统中各部件的参数，在计算各部件的参数时通过下级反应的最大需求去反推上级反应的最大需求，从而最终能够获得的灭火系统各部件的参数，并且各参数能够使得满足下级稳定可靠触发。

Description

灭火系统的参数的计算方法、装置、存储介质及设备

技术领域

本申请涉及灭火系统技术领域，特别是涉及一种灭火系统的参数的计算方法、装置、存储介质及设备。

背景技术

目前对于锂电池的应用越来越多，例如应用于电动汽车中，因此，在锂电池故障起火后能够及时灭火对保障车辆及人身安全尤为重要。

传统技术中通常控制器接收到火灾检测器给出的火灾探测信号后判断是否出现火灾，并在出现火灾后向电点火柴输出电流，电点火柴激发气体发生器产生气体以推动活塞喷射灭火剂从而达到灭火的目的。然而，这种方式需要设置火灾探测器、控制器、电源等部件，结构复杂，并且需要定期维护，成本较高。

因此，为了改进上述灭火系统结构复杂的缺点提出了一种活塞式灭火系统，活塞式灭火系统中设置有热敏线、传火药、导热膜片、自燃火药、产气药剂、液体灭火剂，当环境温度大于热敏线的激发温度后，热敏线自燃并引燃传火药，产生的温度通过导热膜片传导给自燃火药使其自然，从而引燃产气药剂，产气药剂燃烧后产生大量气体推动活塞从而使得液体灭火剂喷出以灭火。

然后，针对活塞式灭火系统还没有具体的计算方法去去定义各部件的参数。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种灭火系统及其参数的计算方法、装置、存储介质及设备。

一种灭火系统的参数的计算方法，用于灭火系统的参数，所述灭火系统包括：

传火室，内部设置有热敏线和传火药；所述热敏线的一部分位于所述传火室外部，另一部分位于所述传火药中间，且固定于所述传火室底部，在环境温度大于所述热敏线的激发温度时所述热敏线自燃；

燃烧室，与所述传火室连接，内部依次接触设置有导热膜片、自燃火药以及产气药剂；以及

缸体，与所述燃烧室连接，内部设置有活塞，底部设置有释放阀，所述活塞和所述释放阀之间还设置有液体灭火剂；所述缸体和所述燃烧室之间具有间隙以使所述产气药剂燃烧后所产出的气体进入所述缸体推动所述活塞；

所述方法包括：

根据所述传火药稳定点燃的条件得到所述热敏线的参数；

根据所述自燃火药稳定点燃的条件得到所述传火药的参数；

根据所述产气药剂稳定点燃的条件得到所述自燃火药的参数；

根据所述活塞被推到所述缸体的底部的条件得到所述产气药剂的参数。

在其中一个实施例中，所述根据所述传火药稳定点燃的条件得到所述热敏线的参数包括：

获取与所述热敏线接触的单位体积的所述传火药被引燃所需要的热量ΔQ₁₃；

根据与所述热敏线接触的单位体积的所述传火药被引燃所需要的热量ΔQ₁₃得到所述传火药达到所述传火药的自燃温度T₁₃所用时间Δt₁₃；

根据所述热敏线在所述燃烧室内部的燃烧时间t_1-2>所述传火药达到所述传火药的自燃温度T₁₃所用时间Δt₁₃，确定所述热敏线在所述传火室内部的长度S_1-2；

其中，所述热敏线在所述燃烧室内部的燃烧时间t_1-2>所述传火药达到所述传火药的自燃温度T₁₃所用时间Δt₁₃为所述传火药稳定点燃的条件。

在其中一个实施例中，所述根据所述自燃火药稳定点燃的条件得到所述传火药的参数包括：

获取所述传火室所需要提供的总热量Q_传火室，包括：

获取所述传火室的内壁所吸收的热量ΔQ_传火室壁；

获取所述导热膜片所吸收的热量ΔQ₁₂，包括：

获取所述自燃火药在所述自燃火药的自燃温度T₁₁的恒温加热下自燃需要的时间Δt₁₁；

获取所述导热膜片与所述自燃火药的接触面达到最高温度T_12-2所用的时间Δt_12-2；

获取所述导热膜片与所述自燃火药的接触面达到所述自燃火药的自燃温度T₁₁所用的时间Δt_12-1；

根据所述自燃火药处于所述自燃火药的自燃温度T₁₁以上的时间（Δt_12-2-Δt_12-1）大于所述自燃火药在所述自燃温度T₁₁的恒温加热下自燃需要的时间Δt₁₁，确定所述导热膜片所吸收的热量ΔQ₁₂的最小值ΔQ_12min；

其中，所述自燃火药的自燃温度为T₁₁，所述自燃火药处于所述自燃火药的自燃温度T₁₁以上的时间（Δt_12-2-Δt_12-1）大于所述自燃火药在所述自燃温度T₁₁的恒温加热下自燃需要的时间Δt₁₁为所述自燃火药稳定点燃的条件；

根据所述传火室的内壁所吸收的热量ΔQ_传火室壁和获取所述导热膜片所吸收的热量ΔQ₁₂得到所述传火室所需要提供的总热量Q_传火室；

根据所述热敏线在所述燃烧室内部的长度S_1-2得到所述热敏线产生的热量Q_1-1；

根据所述传火室所需要提供的总热量Q_传火室和所述热敏线产生的热量Q_1-1得到所述传火药的质量M₁₃和热量q₁₃。

在其中一个实施例中，所述根据所述产气药剂稳定点燃的条件得到所述自燃火药的参数包括：

获取所述自燃火药燃烧产生的热量Q₁₁；

获取所述自燃火药燃烧的时间t₁₁；

获取与所述自燃火药接触的单位体积的所述产气药剂被引燃所需要的热量ΔQ₁₀；

获取与所述自燃火药接触的单位体积的所述产气药剂达到所述产气药剂的自燃温度T₁₀所用时间Δt₁₀；

根据所述自燃火药燃烧的时间t₁₁>与所述自燃火药接触的单位体积的产气药剂的自燃温度T₁₀所用时间Δt₁₀，确定所述自燃火药的质量最小值M_11min；

其中，所述自燃火药燃烧的时间t₁₁>与所述自燃火药接触的单位体积的产气药剂的自燃温度T₁₀所用时间Δt₁₀为所述产气药剂稳定点燃的条件。

在其中一个实施例中，所述根据所述活塞被推到所述缸体的底部的条件得到所述产气药剂的参数包括：

获取所述活塞运动到所述缸体的底部所需要的气体产生的推力F_气；

根据所述活塞运动到所述缸体的底部所需要的气体产生的推力F_气≥所述活塞最终位置的阻力f_活塞，确定所述产气药剂的质量M₁₀和热值q₁₀；

其中，所述活塞运动到所述缸体的底部所需要的气体产生的推力F_气≥所述活塞最终位置的阻力f_活塞为所述活塞被推到所述缸体的底部的条件。

在其中一个实施例中，还包括：

获取所述液体灭火剂从所述释放阀开始喷出到结束的时间t_喷总、所述灭火系统被触发到所述液体灭火剂从所述释放阀喷出结束的时间t_总以及所述释放阀喷出所述液体灭火剂时的流量Q_喷嘴；

判断所述液体灭火剂从所述释放阀开始喷出到结束的时间t_喷总、所述灭火系统被触发到所述液体灭火剂从所述释放阀喷出结束的时间t_总以及所述释放阀喷出所述液体灭火剂时的流量Q_喷嘴是否符合要求，若不符合，则对所述产气药剂的质量M₁₀进行修正。

在其中一个实施例中，所述获取所述液体灭火剂从所述释放阀开始喷出到结束的时间t_总，包括：

获取所述热敏线在所述燃烧室外部燃烧的时间t₁；

获取所述传火药产生最大热量所需的时间t_燃烧室；

获取所述导热膜片与所述自燃火药的接触面达到最高温度T_12-2所用的时间Δt_12-2；

获取所述产气药剂开始燃烧到推动所述活塞所用的时间t_10-1；

根据所述液体灭火剂从所述释放阀开始喷出到结束的时间t_喷总、所述热敏线在所述燃烧室外部燃烧的时间t₁、所述传火药产生最大热量所需的时间t_燃烧室、所述导热膜片与所述自燃火药的接触面达到最高温度T_12-2所用的时间Δt_12-2、所述产气药剂开始燃烧到推动所述活塞所用的时间t_10-1，得到所述液体灭火剂从所述释放阀开始喷出到结束的时间t_总。

在其中一个实施例中，所述活塞的外部包裹有活塞密封圈，所述方法还包括：

根据所述释放阀喷出所述液体灭火剂时的流量Q_喷嘴，得到所述活塞的运动速度V_活塞；

根据所述活塞的运动速度V_活塞，确定所述活塞密封圈的材料。

一种灭火系统的参数的计算装置，用于灭火系统的参数，所述灭火系统包括：

传火室，内部设置有热敏线和传火药；所述热敏线的一部分位于所述传火室外部，另一部分位于所述传火药中间，且固定于所述传火室底部，在环境温度大于所述热敏线的激发温度时所述热敏线自燃；

燃烧室，与所述传火室连接，内部依次接触设置有导热膜片、自燃火药以及产气药剂；以及

缸体，与所述燃烧室连接，内部设置有活塞，底部设置有释放阀，所述活塞和所述释放阀之间还设置有液体灭火剂；所述缸体和所述燃烧室之间具有间隙以使所述产气药剂燃烧后所产出的气体进入所述缸体推动所述活塞；

所述装置包括：

第一计算模块，用于根据所述传火药稳定点燃的条件得到所述热敏线的参数；

第二计算模块，用于根据所述自燃火药稳定点燃的条件得到所述传火药的参数；

第三计算模块，用于根据所述产气药剂稳定点燃的条件得到所述自燃火药的参数；

第四计算模块，用于根据所述活塞被推到所述缸体的底部的条件得到所述产气药剂的参数。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上任一项所述的方法的步骤。

上述灭火系统的参数的计算方法、装置、存储介质及计算机设备用于计算灭火系统中各部件的参数，在计算各部件的参数时通过下级反应的最大需求去反推上级反应的最大需求，从而最终能够获得灭火系统的各参数，并且得到的参数能够使得满足下级稳定可靠触发。

附图说明

图1为一个实施例中灭火系统的结构示意图。

图2为一个实施例中灭火系统的参数计算方法流程图。

图3为另一个实施例中灭火系统的参数计算方法流程图。

图4为一个实施例中步骤S221的具体流程示意图。

图5为一个实施例中步骤S412的具体流程示意图。

图6为一个实施例中步骤S251的具体流程示意图。

图7为一个实施例中的灭火系统的参数的计算装置。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图1为一实施例中的灭火系统的结构示意图，如图1所示，灭火系统包括传火室15、燃烧室16以及缸体14。传火室15内部设置有热敏线1和传火药13；热敏线1的一部分位于传火室15外部，另一部分位于传火药13中间，且固定于传火室15底部的热敏线固定点8，在环境温度大于热敏线1的激发温度时热敏线1自燃；燃烧室16与传火室15连接，内部依次接触设置有导热膜片12、自燃火药11以及产气药剂10；缸体14与燃烧室16连接，内部设置有活塞5，底部设置有释放阀7，活塞5和释放阀7之间还设置有液体灭火剂6；缸体14和燃烧室16之间具有间隙以使产气药剂10燃烧后所产出的气体进入缸体14推动活塞5。

示例性的，缸体14的一侧向内凹陷形成腔体以作为传火室15和燃烧室16。并且传火室15的顶部可以设置有阻热隔板3，阻热隔板3上开设有穿孔2供热敏线1穿过，使得热敏线1的一部分位于传火室15外部，另一部分位于传火室15内部。在传火室15内设置有传火药13，并且在传火室15内部的热敏线1位于传火药13中间，热敏线1固定于传火室15底部的热敏线1固定点。传火药13为一种发热量极高且产气量极低的药剂。当被保护设备，例如锂电池等，出现起火故障后，环境温度T_环境升高达到热敏线1的激发温度T_1自燃使得热敏线1自燃，从而引燃传火药13。

燃烧室16与传火室15连接，燃烧室16内部依次接触设置有导热膜片12、自燃火药11以及产气药剂10。导热膜片12背离自燃火药11的一侧还与传火药13相接触，从而将传火药13的燃烧后产生的热量传导给自燃火药11，使得自燃火药11自燃，自燃火药11的燃速极快，能够迅速引燃产气药剂10，产气药剂10燃烧后释放大量气体。

缸体14与燃烧室16连接，缸体14和燃烧室16之间具有间隙，例如，缸体14和燃烧室16之间设置有气体发生器滤网9，使得产气药剂10燃烧后释放气体通过气体发生器滤网9去除高温颗粒物后进入缸体14。缸体14内部设置有活塞5，缸体14底部设置有释放阀7，活塞5和释放阀7之间还设置有液体灭火剂6。高压气体进入缸体14后推动活塞5，使得液体灭火剂6通过释放阀7喷射出来从而对被保护的设备进行灭火。灭火系统还可以包括壳体4，传火室15、燃烧室16以及缸体均位于壳体4内部。

上述灭火系统在被保护设备发生起火故障后环境温度T_环境升高达到热敏线1的激发温度T_1自燃使得热敏线1自燃即可触发灭火系统进行灭火，不需要火灾探测器、电源、控制器等部件，结构简单，不需要定期维护，成本较低，并且活塞5被推动后，位于活塞5与缸体14底部之间的液体灭火剂6从释放阀7喷射出去能够实现360°倾置可靠喷放。

基于上述灭火系统，本申请还提出了一种用于计算该灭火系统参数的计算方法，该方法包括以下步骤：

步骤S21，根据传火药稳定点燃的条件得到热敏线的参数。

步骤S22，根据自燃火药稳定点燃的条件得到传火药的参数。

具体的，在传火室内，在热敏线点燃并燃烧至传火室后，位于传火室内的热敏线全部燃烧所产生的热量Q_1-1能够稳定点燃传火药，并且热敏线和传火药在传火室内燃烧产生的总热量即传火室所需要提供的总热量Q_传火室在经过一些列热量损失和通过导热膜片的热传导后能够满足自燃火药的自燃条件，从而反推出热敏线的参数和传火药的参数。

示例性的，传火药稳定点燃的条件可以包括热敏线的燃烧温度T_1燃烧>传火药的自燃温度T₁₃、热敏线在传火室内部的燃烧时间t_1-2>所述传火药达到所述传火药的自燃温度T₁₃所用时间Δt₁₃等。热敏线参数包括热敏线的材质、直径、在燃烧室内部的长度S_1-2等，传火药的参数可以包括传火药的质量M₁₃、热值q₁₃等。

步骤S23，根据产气药剂稳定点燃的条件得到自燃火药的参数。

具体的，在燃烧室内，计算能够使得产气药剂稳定点燃的条件，从而根据该条件得到自燃火药的参数。

示例性的，产气药剂稳定点燃的条件可以包括自燃火药的燃烧温度T_11燃烧>产气药剂的自燃温度T₁₀、自燃火药的燃烧时间t₁₁>与自燃火药接触的单位体积的产气药剂的自燃温度T₁₀所用时间Δt₁₀等。自燃火药的参数可以包括自燃火药的质量M₁₁、热值q₁₁等。

步骤S24，根据活塞被推到缸体的底部的条件得到产气药剂的参数。

具体的，活塞被推到缸体的底部的条件即能够使得活塞与缸体的底部之间的液体灭火剂能够被全部喷出的条件，根据该条件得到产气药剂的参数。

示例性的，活塞被推到缸体的底部的条件可以包括活塞运动到缸体的底部所需要的气体产生的推力F_气≥活塞最终位置的阻力f_活塞，产气药剂的参数可以包括产气药剂的质量M₁₀和热值q₁₀等。

上述灭火系统的参数的计算方法用于计算灭火系统中各部件的参数，在计算各部件的参数时通过下级反应的最大需求去反推上级反应的最大需求，从而最终能够获得灭火系统的各参数，并且得到的参数能够使得满足下级稳定可靠触发。

图3为另一实施例中的灭火系统参数的计算方法。如图3所示，在一实施例中，步骤S21，根据传火药稳定点燃的条件得到热敏线的参数包括步骤S211至S213：

步骤S211，获取与热敏线接触的单位体积的传火药被引燃所需要的热量ΔQ₁₃。

具体的，与热敏线接触的单位体积的传火药被引燃所需要的热量ΔQ₁₃为：

（式1）

其中，K_1-11为热敏线产生的热量被初始位置单位体积的传火药吸收的效率，Q_1-1为处于传火室内部的热敏线燃烧产生的热量（J），M_1-0为热敏线单位长度的质量（ kg/m），S_1-2为热敏线在传火室内部的长度（m），q_1-0为热敏线的热值（ J/kg）。

步骤S212，根据与热敏线接触的单位体积的传火药被引燃所需要的热量ΔQ₁₃得到传火药达到传火药的自燃温度T₁₃所用时间Δt₁₃。

具体的，假设单位体积的传火药和热敏线均为粗细均匀的圆柱体，且热敏线与传火药能密切接触，热敏线能够持续稳定燃烧（对于多维的导热问题，可根据实际情况建立对应的导热微分方程），此处采用傅里叶热导方程：

（式2）

则可以得到：

（式3）

其中，ΔQ₁₃为与热敏线接触的单位体积的传火药被引燃所需要的热量（J），T₁₃为传火药的自燃温度（K），Δt₁₃传火药达到传火药的自燃温度T₁₃所用时间（s），T_0-13为传火药热传导最远端温度（K），λ₁₃为传火药的导热系数（热导率）（W/(m·K)），S₁₃为传火药的截面积（m²），T_{0_13}为传火药热传导最远端的温度（K），h₁₃为传火药的厚度（m）。

将式（1）代入式（3）可以得到：

（式4）

传火药达到传火药的自燃温度T₁₃所用时间Δt₁₃可以根据测试得到。

步骤S213，根据热敏线在燃烧室内部的燃烧时间t_1-2>传火药达到传火药的自燃温度T₁₃所用时间Δt₁₃，确定热敏线在燃烧室内部的长度S_1-2。

具体的，热敏线在燃烧室内部的燃烧时间t_1-2>传火药达到传火药的自燃温度T₁₃所用时间Δt₁₃为传火药稳定点燃的条件。根据该条件可以得到：

（式5）

其中，V₁为热敏线的燃烧速度，其余参数的含义与上式相同。

根据（式5）可以推导得到热敏线在燃烧室内部的长度S_1-2：

（式6）

当然，在其他实施例中，传火药稳定点燃的条件还可以包括热敏线的燃烧温度T_1燃烧>传火药的自燃温度T₁₃，由于经过测试得到的热敏线的燃烧温度T_1燃烧和传火药的自燃温度T₁₃总是满足该条件，因此可以不必考虑。

在一实施例中，步骤S22，根据自燃火药稳定点燃的条件得到传火药的参数包括步骤S221至S223：

步骤S221，获取传火室所需要提供的总热量Q_传火室。

具体的，通过传火室内部的热传导以及导热膜片与自燃火药的热传导得到传火室所需要提供的总热量Q_传火室：

（式7）

其中，Q₁₃为传火室内部的传火药燃烧所产生的热量（J），Q_1-1为传火室内部的热敏线燃烧产生的热量（J）。

在一个实施例中，如图4所示，步骤S221，获取传火室所需要提供的总热量Q_传火室可以包括步骤S411至S413：

本实施例中，传火室内部的所需要提供的总热量Q_传火室还可以表示为：

（式8）

其中，ΔQ₁₂为导热膜片所吸收的热量（J），ΔQ_传火室壁为传火室壁所吸收的热量（J）。

步骤S411，获取传火室的内壁所吸收的热量ΔQ_传火室壁。

（式9）

其中，C_传火室壁为传火室壁的比热容，M_传火室壁为传火室壁的质量（g），T_传火室壁为传火室壁的最终温度（K），T_{0_传火室壁}为传火室壁的热传导最远端的温度（K）。常见金属材料的比热容都可以查到。

步骤S412，获取导热膜片所吸收的热量ΔQ₁₂，如图5所示，具体可以包括步骤S511至S514：

步骤S511，获取自燃火药在自燃火药的自燃温度T₁₁的恒温加热下自燃需要的时间Δt₁₁。

具体的，假设导热膜片和自燃火药均为粗细均匀的圆柱体，导热膜片持续稳定给自燃火药一个自燃火药的自燃温度T₁₁，经过时间t₁₁后自燃火药开始自燃，根据傅立叶热导方程即式（2），可以得到自燃火药在自燃火药的自燃温度T₁₁的恒温加热下自燃需要的时间Δt₁₁：

（式10）

其中，Q₁₁为自燃火药自燃所需要吸收的实际热量（J），h₁₁为自燃火药的厚度（m），λ₁₁为自燃火药的导热系数（热导率）（W/(m·K)），S₁₁为自燃火药的截面积（m²），T₁₁为自燃火药的自燃温度（K），T_{11_1}为自燃火药热传导最远端的温度（K）。

步骤S512，获取导热膜片与自燃火药的接触面达到最高温度T_12-2所用的时间Δt_12-2。

具体的，仍然根据傅立叶热导方程即式（2），可以得到导热膜片与自燃火药的接触面达到最高温度T_12-2所用的时间Δt_12-2为：

（式11）

其中，Q₁₂为导热膜片达到温度T₁₂所需要吸收的热量（J），h₁₂为导热膜片的厚度（m），λ₁₂为导热膜片的导热系数（热导率）（W/(m·K)），S₁₂为导热膜片的截面积（m²），T₁₂为导热膜片的最终温度（K），T_{12_2}为导热膜片与自燃火药的接触面达到最高温度（K）。

步骤S513，获取导热膜片与自燃火药的接触面达到自燃火药的自燃温度T₁₁所用的时间Δt_12-1。

具体的，仍然根据傅立叶热导方程即式（2），可以得到导热膜片与自燃火药的接触面达到自燃火药的自燃温度T₁₁所用的时间Δt_12-1为：

（式12）

其中，Q₁₂、h₁₂、λ₁₂、S₁₂、T₁₂与上式含义相同，T_{12_1}为导热膜片热传导最远端的温度（K）。

步骤S514，根据自燃火药处于自燃火药的自燃温度T₁₁以上的时间（Δt_12-2-Δt_12-1）大于自燃火药在自燃温度T₁₁的恒温加热下自燃需要的时间Δt₁₁，确定导热膜片所吸收的热量ΔQ₁₂的最小值ΔQ_12min。

具体的，自燃火药的自燃温度为T₁₁，自燃火药处于自燃火药的自燃温度T₁₁以上的时间（Δt_12-2-Δt_12-1）大于自燃火药在自燃温度T₁₁的恒温加热下自燃需要的时间Δt₁₁为自燃火药稳定点燃的条件。根据该条件可以得到：

（式13）

由于导热膜片给自燃火药加热是缓慢加热，且自燃火药的成分单一便于计算自燃药的比热容，因此此处采用热量计算公式更容易计算出自燃药自燃所需要的理论最大热量而不使用傅里叶热导方程。

假设自燃火药由N种物质均匀混合而成，每种成分的比热容为C₁ / C₂.. C_n，各种成分所占质量分数为P₁/ P₂..P_n，则可计算自燃火药的比热容：C₁₁=C₁ P₁ +C₂ P₂+…+C_n P_n；且P₁+ P₂ +P_n=1。

可以得到自燃火药自燃所需要吸收的最大热量Q_11max为：

（式14）

其中，M₁₁为自燃火药的质量（g），T₁₁为自燃火药的自燃温度（K），T_0-11自燃火药的初始温度（K）。

当自燃火药自燃所需要吸收的实际热量Q₁₁等于自燃火药自燃所需要吸收的最大热量Q_11max时，根据式（10）和（14）可以得到自燃火药在自燃温度T₁₁的恒温加热下自燃需要的时间Δt₁₁的最大值为：

（式15）

将式（15）代入（式13）可以得到：

（式16）

根据（式16）可以推导出导热膜片所吸收的热量ΔQ₁₂的最小值ΔQ_12min：

（式17）

步骤S413，根据传火室的内壁所吸收的热量ΔQ_传火室壁和获取导热膜片所吸收的热量ΔQ₁₂得到传火室所需要提供的总热量Q_传火室；

具体的，根据（式8）、（式9）以及（式17）可以得到传火室所需要提供的总热量Q_传火室。

S222，根据热敏线在燃烧室内部的长度S_1-2得到热敏线产生的热量Q_1-1。

具体的，热敏线产生的热量Q_1-1为：

（式18）

根据（式5）和（式18）可以推导得到：

（式19）

S223，根据传火室所需要提供的总热量Q_传火室和热敏线产生的热量Q_1-1得到传火药的质量M₁₃和热量q₁₃。

具体的，根据（式7）可以得到：

（式20）

其中，M₁₃为传火室内部的传火药的质量（kg），q₁₃为传火药的热值（J/kg）。

再结合步骤S413所得到的传火室所需要提供的总热量Q_传火室以及步骤S222中得到的热敏线产生的热量Q_1-1可以得到传火室内部的传火药的质量M₁₃和传火药的热值q₁₃。可选的，传火药选用具有较大燃烧热和比热容的传火药，其燃烧迅速产生大量的热和气体和热的固体残渣。可选的，在传火室所需要提供的总热量Q_传火室不变的情况下，可以尽量增大导热膜片所吸收的热量ΔQ₁₂，减小传火室式壁所吸收的热量，从而有针对性的选择导热膜片和传火室壁的材料比热容。

在一实施例中，步骤S23，根据产气药剂稳定点燃的条件得到自燃火药的参数包括步骤S231至S235：

步骤S231，获取自燃火药燃烧产生的热量Q₁₁。

具体的，自燃火药燃烧产生的热量Q₁₁为：

（式21）

其中，M₁₁为自燃火药的质量（g），q₁₁为自燃火药的热值（J/g）。

步骤S232，获取自燃火药燃烧的时间t₁₁。

具体的，自燃火药燃烧的时间t₁₁为：

（式22）

其中，V₁₁为自燃火药的燃烧速度（g/s）。

步骤S233，获取与自燃火药接触的单位体积的产气药剂被引燃所需要的热量ΔQ₁₀。

具体的，与自燃火药接触的单位体积的产气药剂被引燃所需要的热量ΔQ₁₀为：

（式23）

其中，K_11-10为自燃火药产生的热量被单位体积的产气药剂吸收热量的效率，Q₁₁为自燃火药燃烧产生的热量（J）。

步骤S234，获取与自燃火药接触的单位体积的产气药剂达到产气药剂的自燃温度T₁₀所用时间Δt₁₀。

（式24）

其中，λ₁₀为产气药剂的导热系数（热导率）（W/(m·K)），S₁₀为产气药剂的截面积（m²)，T₁₀为产气药剂的自燃温度（K），T_{0_10}为自燃火药对产气药剂热传递最远端的温度（K），h₁₀为产气药剂的厚度（m）。

步骤S235，根据自燃火药燃烧的时间t₁₁>与自燃火药接触的单位体积的产气药剂的自燃温度T₁₀所用时间Δt₁₀，确定自燃火药的质量最小值M_11min。

具体的，自燃火药燃烧的时间t₁₁>与自燃火药接触的单位体积的产气药剂的自燃温度T₁₀所用时间Δt₁₀为产气药剂稳定点燃的条件。根据该条件结合（式22）和（式24）可以得到：

（式25）

根据（式25）可以推导得到自燃火药的质量最小值M_11min：

（式26）

在一实施例中，步骤S24，根据活塞被推到缸体的底部的条件得到产气药剂的参数包括步骤S241至S242：

步骤S241，获取活塞运动到缸体的底部所需要的气体产生的推力F_气。

具体的，产气药剂燃烧产生的总热量Q₁₀为：

（式27）

其中，M₁₀为产气药剂的质量（g），q₁₀为产气药剂的热值（J/g）。

假设产气药剂产生的热量瞬间完成，则经过一系列的热量损失后，缸体初始状态的热量Q_{0_混合气体}为：

（式28）

其中，K_{10_混合气体}为产气药剂燃烧产生的热量转换为最终状态混合气体热量的系数比。

活塞运动到缸体底部所剩余的热量Q_{1-混合气体}为：

（式29）

其中，W_活塞为初始状态下产气药剂燃烧产生的气体推动活塞到缸体底部所做的功，Q_热传递为初始状态下产气药剂燃烧产生的气体推动活塞到缸体底部因热传递的能量损失。

根据产气药剂的配方计算出产气药剂燃烧完成后产生的气体摩尔数，各气体成分 的百分比，再根据比热迭加规律换算出混合气体的比热容。假设产气药剂燃烧后生成的每 种成分的比热容为C₁ / C₂.. C_n，各种成分所占质量分数为P₁/ P₂..P_n，则可计算出混合气 体的比热容：

，且P₁+ P₂ +P_n=1。

活塞运动到缸体底部时混合气体的温度为T_{1-混合气体}：

（式30）

其中，C_混合气体为混合气体的比热容，M_混合气体为产气药剂燃烧产生的混合气体的质量（g）。

再根据理想气体状态方程PV= nRT得到：

当活塞运动到缸体底部时，缸体的压力值P为：

（式31）

其中，n_混合气体为产气药剂燃烧产生的混合气体的摩尔数，R为普适气体常数（J/(mol*K)），V_缸体为缸体的体积（m³）。

当活塞运动到缸体底部气体产生的推力F_气：

（式32）

其中，S_活塞为活塞的横截面积（m³），r为活塞的半径（m）。

将（式31）、（式30）、（式29）、（式28）、（式27）依次代入（式32），可以得到：

（式33）

步骤S242，根据活塞运动到缸体的底部所需要的气体产生的推力F_气≥活塞最终位置的阻力f_活塞，确定产气药剂的质量M₁₀和热值q₁₀。

具体的，活塞运动到缸体的底部所需要的气体产生的推力F_气≥活塞最终位置的阻力f_活塞为活塞被推到缸体的底部的条件。根据该条件结合（式33）可以得到：

（式34）

根据（式34）可以推导得到产气药剂的质量M₁₀和热值q₁₀所满足的条件为：

（式35）

在一实施例中，灭火系统参数的计算方法还包括步骤S251至S252：

步骤S251，获取液体灭火剂从释放阀开始喷出到结束的时间t_喷总、灭火系统被触发到液体灭火剂从释放阀喷出结束的时间t_总以及释放阀喷出液体灭火剂时的流量Q_喷嘴。

具体的，液体灭火剂从释放阀开始喷出到结束的时间t_喷总可以通过测试获得。释放阀喷出液体灭火剂时的流量Q_喷嘴为：

（式36）

其中，S_喷嘴为释放阀上喷嘴的截面积（m2），V_喷嘴为液体灭火剂从释放阀处喷出的速度，R_喷嘴为释放阀上喷嘴的半径（m）。

在一实施例中，如图6所示，步骤S251中获取灭火系统被触发到液体灭火剂从释放阀喷出结束的时间t_总具体可以包括步骤S611至S615：

步骤S611，获取热敏线在燃烧室外部燃烧的时间t₁。

具体的，热敏线在传火室外部燃烧时间t₁必须小于系统设定值，此值同时也将用于计算整个灭火装置触发时间即液体灭火剂从释放阀开始喷出到结束的时间t_喷总。热敏线在传火室外部燃烧时间t₁为：

（式37）

其中，t₀为热敏线触发头感应触发时间（s），S_1-1为热敏线在传火室外部的长度（m），V₁为热敏线的燃烧速度（m/s）。

步骤S612，获取传火药产生最大热量所需的时间t_燃烧室。

具体的，由于传火药一般在3ms至5ms内完全燃烧，例如可在密闭容器内通过压力传感器测试最大压力P_max所用的时间，故可以忽略传火药的反应时间，因此，取t_燃烧室≈传火药达到传火药的自燃温度T₁₃所用时间Δt₁₃。

步骤S613，获取导热膜片与自燃火药的接触面达到最高温度T_12-2所用的时间Δt_12-2。

具体的，根据步骤S512中的实现方式即可获得导热膜片与自燃火药的接触面达到最高温度T_12-2所用的时间Δt_12-2，此处不再赘述。

步骤S614，获取产气药剂开始燃烧到推动活塞所用的时间t_10-1。

具体的，可以通过测试获得产气药剂开始燃烧到推动活塞所用的时间t_10-1。

步骤S615，根据液体灭火剂从释放阀开始喷出到结束的时间t_喷总、热敏线在燃烧室外部燃烧的时间t₁、传火药产生最大热量所需的时间t_燃烧室、导热膜片与自燃火药的接触面达到最高温度T_12-2所用的时间Δt_12-2、产气药剂开始燃烧到推动活塞所用的时间t_10-1，得到液体灭火剂从释放阀开始喷出到结束的时间t_总。

具体的，液体灭火剂从释放阀开始喷出到结束的时间t_总为：

（式38）

步骤S252，判断液体灭火剂从释放阀开始喷出到结束的时间t_喷总、灭火系统被触发到液体灭火剂从释放阀喷出结束的时间t_总以及释放阀喷出液体灭火剂时的流量Q_喷嘴是否符合要求，若不符合，则对产气药剂的质量M₁₀进行修正。

具体的，可以分别给液体灭火剂从释放阀开始喷出到结束的时间t_喷总、灭火系统被触发到液体灭火剂从释放阀喷出结束的时间t_总以及释放阀喷出液体灭火剂时的流量Q_喷嘴设置第一时间范围、第二时间范围以及流量范围，若满足液体灭火剂从释放阀开始喷出到结束的时间t_喷总在第一时间范围内、灭火系统被触发到液体灭火剂从释放阀喷出结束的时间t_总在第二时间范围内以及释放阀喷出液体灭火剂时的流量Q_喷嘴在流量范围内则表示灭火系统的功能达到灭火要求，否则对产气药剂的质量M₁₀进行修正，直到灭火系统的功能达到灭火要求。

在一实施例中，活塞的外部包裹有活塞密封圈（图1未示出），灭火系统参数的计算方法还包括：根据释放阀喷出液体灭火剂时的流量Q_喷嘴；得到活塞的运动速度V_活塞，以及根据活塞的运动速度V_活塞，确定活塞密封圈的材料。

具体的，液体灭火剂从释放阀处喷出的速度V_喷嘴为：

（式39）

其中，V_排液体积为活塞推动到缸体底部后喷出的液体灭火剂的体积，V_活塞为活塞的运动速度。

根据（式36）和（式39）可以推导得到活塞的运动速度V_活塞为：

（式40）

活塞的运动速度V_活塞可以用于确定活塞密封圈的材料。

应该理解的是，虽然图2-6的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2-6中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，还提供了一种灭火系统的参数的计算装置，用于计算图1实施例中的灭火系统的参数。如图7所示，灭火系统的参数的计算装置70包括第一计算模块71、第二计算模块72、第三计算模块73以及第四计算模块74。

第一计算模块71用于根据所述传火药稳定点燃的条件得到所述热敏线的参数；第二计算模块72用于根据所述自燃火药稳定点燃的条件得到所述传火药的参数；第三计算模块73用于根据所述产气药剂稳定点燃的条件得到所述自燃火药的参数；第四计算模块74用于根据所述活塞被推到所述缸体的底部的条件得到所述产气药剂的参数。

需要说明的是，上述灭火系统的参数的计算装置70能够实现上述灭火系统的参数的计算方法中任意一个步骤，本实施例中不再赘述。

在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种灭火系统的参数的计算方法，用于灭火系统的参数，其特征在于，所述灭火系统包括：

传火室，内部设置有热敏线和传火药；所述热敏线的一部分位于所述传火室外部，另一部分位于所述传火药中间，且固定于所述传火室底部，在环境温度大于所述热敏线的激发温度时所述热敏线自燃；所述传火室顶部还设置有阻热隔板；

燃烧室，与所述传火室连接，内部依次接触设置有导热膜片、自燃火药以及产气药剂；其中，所述导热膜片与所述传火药直接接触；以及，

缸体，与所述燃烧室连接，内部设置有活塞，底部设置有释放阀，所述活塞和所述释放阀之间还设置有液体灭火剂；所述缸体和所述燃烧室之间具有间隙以使所述产气药剂燃烧后所产出的气体进入所述缸体推动所述活塞；所述缸体和所述燃烧室之间设置有气体发生器滤网；

所述方法包括：

根据所述传火药稳定点燃的条件得到所述热敏线的参数；

根据所述自燃火药稳定点燃的条件得到所述传火药的参数；

根据所述产气药剂稳定点燃的条件得到所述自燃火药的参数；

根据所述活塞被推到所述缸体的底部的条件得到所述产气药剂的参数；

所述根据所述传火药稳定点燃的条件得到所述热敏线的参数包括：

获取与所述热敏线接触的单位体积的所述传火药被引燃所需要的热量ΔQ₁₃；

根据与所述热敏线接触的单位体积的所述传火药被引燃所需要的热量ΔQ₁₃得到所述传火药达到所述传火药的自燃温度T₁₃所用时间Δt₁₃；

根据所述热敏线在所述燃烧室内部的燃烧时间t_1-2>所述传火药达到所述传火药的自燃温度T₁₃所用时间Δt₁₃，确定所述热敏线在所述传火室内部的长度S_1-2；

其中，所述热敏线在所述燃烧室内部的燃烧时间t_1-2>所述传火药达到所述传火药的自燃温度T₁₃所用时间Δt₁₃为所述传火药稳定点燃的条件；

所述根据所述自燃火药稳定点燃的条件得到所述传火药的参数包括：

获取所述传火室所需要提供的总热量Q_传火室，包括：

获取所述传火室的内壁所吸收的热量ΔQ_传火室壁；

获取所述导热膜片所吸收的热量ΔQ₁₂，包括：

获取所述自燃火药在所述自燃火药的自燃温度T₁₁的恒温加热下自燃需要的时间Δt₁₁；

获取所述导热膜片与所述自燃火药的接触面达到最高温度T_12-2所用的时间Δt_12-2；

获取所述导热膜片与所述自燃火药的接触面达到所述自燃火药的自燃温度T₁₁所用的时间Δt_12-1；

根据所述自燃火药处于所述自燃火药的自燃温度T₁₁以上的时间（Δt_12-2-Δt_12-1）大于所述自燃火药在所述自燃温度T₁₁的恒温加热下自燃需要的时间Δt₁₁，确定所述导热膜片所吸收的热量ΔQ₁₂的最小值ΔQ_12min；

其中，所述自燃火药的自燃温度为T₁₁，所述自燃火药处于所述自燃火药的自燃温度T₁₁以上的时间（Δt_12-2-Δt_12-1）大于所述自燃火药在所述自燃温度T₁₁的恒温加热下自燃需要的时间Δt₁₁为所述自燃火药稳定点燃的条件；

根据所述传火室的内壁所吸收的热量ΔQ_传火室壁和获取所述导热膜片所吸收的热量ΔQ₁₂得到所述传火室所需要提供的总热量Q_传火室；

根据所述热敏线在所述燃烧室内部的长度S_1-2得到所述热敏线产生的热量Q_1-1；

根据所述传火室所需要提供的总热量Q_传火室和所述热敏线产生的热量Q_1-1得到所述传火药的质量M₁₃和热量q₁₃；

所述根据所述产气药剂稳定点燃的条件得到所述自燃火药的参数包括：

获取所述自燃火药燃烧产生的热量Q₁₁；

获取所述自燃火药燃烧的时间t₁₁；

获取与所述自燃火药接触的单位体积的所述产气药剂被引燃所需要的热量ΔQ₁₀；

获取与所述自燃火药接触的单位体积的所述产气药剂达到所述产气药剂的自燃温度T₁₀所用时间Δt₁₀；

根据所述自燃火药燃烧的时间t₁₁>与所述自燃火药接触的单位体积的产气药剂的自燃温度T₁₀所用时间Δt₁₀，确定所述自燃火药的质量最小值M_11min；

其中，所述自燃火药燃烧的时间t₁₁>与所述自燃火药接触的单位体积的产气药剂的自燃温度T₁₀所用时间Δt₁₀为所述产气药剂稳定点燃的条件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述活塞被推到所述缸体的底部的条件得到所述产气药剂的参数包括：

获取所述活塞运动到所述缸体的底部所需要的气体产生的推力F_气；

根据所述活塞运动到所述缸体的底部所需要的气体产生的推力F_气≥所述活塞最终位置的阻力f_活塞，确定所述产气药剂的质量M₁₀和热值q₁₀；

其中，所述活塞运动到所述缸体的底部所需要的气体产生的推力F_气≥所述活塞最终位置的阻力f_活塞为所述活塞被推到所述缸体的底部的条件。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：

获取所述液体灭火剂从所述释放阀开始喷出到结束的时间t_喷总、所述灭火系统被触发到所述液体灭火剂从所述释放阀喷出结束的时间t_总以及所述释放阀喷出所述液体灭火剂时的流量Q_喷嘴；

判断所述液体灭火剂从所述释放阀开始喷出到结束的时间t_喷总、所述灭火系统被触发到所述液体灭火剂从所述释放阀喷出结束的时间t_总以及所述释放阀喷出所述液体灭火剂时的流量Q_喷嘴是否符合要求，若不符合，则对所述产气药剂的质量M₁₀进行修正。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取所述液体灭火剂从所述释放阀开始喷出到结束的时间t_总，包括：

获取所述热敏线在所述燃烧室外部燃烧的时间t₁；

获取所述传火药产生最大热量所需的时间t_燃烧室；

获取所述导热膜片与所述自燃火药的接触面达到最高温度T_12-2所用的时间Δt_12-2；

获取所述产气药剂开始燃烧到推动所述活塞所用的时间t_10-1；

根据所述液体灭火剂从所述释放阀开始喷出到结束的时间t_喷总、所述热敏线在所述燃烧室外部燃烧的时间t₁、所述传火药产生最大热量所需的时间t_燃烧室、所述导热膜片与所述自燃火药的接触面达到最高温度T_12-2所用的时间Δt_12-2、所述产气药剂开始燃烧到推动所述活塞所用的时间t_10-1，得到所述液体灭火剂从所述释放阀开始喷出到结束的时间t_总。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活塞的外部包裹有活塞密封圈，所述方法还包括：

根据所述释放阀喷出所述液体灭火剂时的流量Q_喷嘴，得到所述活塞的运动速度V_活塞；

根据所述活塞的运动速度V_活塞，确定所述活塞密封圈的材料。

6.一种灭火系统的参数的计算装置，用于灭火系统的参数，其特征在于，所述参数的计算装置用于执行如权利要求1至5中任一项所述的方法；所述灭火系统包括：

传火室，内部设置有热敏线和传火药；所述热敏线的一部分位于所述传火室外部，另一部分位于所述传火药中间，且固定于所述传火室底部，在环境温度大于所述热敏线的激发温度时所述热敏线自燃；所述传火室顶部还设置有阻热隔板；

燃烧室，与所述传火室连接，内部依次接触设置有导热膜片、自燃火药以及产气药剂；其中，所述导热膜片与所述传火药直接接触；以及，

缸体，与所述燃烧室连接，内部设置有活塞，底部设置有释放阀，所述活塞和所述释放阀之间还设置有液体灭火剂；所述缸体和所述燃烧室之间具有间隙以使所述产气药剂燃烧后所产出的气体进入所述缸体推动所述活塞；所述缸体和所述燃烧室之间设置有气体发生器滤网；

所述装置包括：

第一计算模块，用于根据所述传火药稳定点燃的条件得到所述热敏线的参数；

第二计算模块，用于根据所述自燃火药稳定点燃的条件得到所述传火药的参数；

第三计算模块，用于根据所述产气药剂稳定点燃的条件得到所述自燃火药的参数；

第四计算模块，用于根据所述活塞被推到所述缸体的底部的条件得到所述产气药剂的参数。

7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～5中任一项所述的方法的步骤。

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