燃燒學-第7章資料

燃燒學

燃燒學1中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系第7章室內(nèi)火災

7.1室內(nèi)火災概述室內(nèi)火災是一種受限空間內(nèi)的燃燒火羽流熱煙氣區(qū)間歇火焰區(qū)連續(xù)火焰區(qū)圖7-1可燃物著火后產(chǎn)生火羽流示意圖可燃性物質2中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系頂棚射流RHQ3中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系室內(nèi)火災的發(fā)展過程平均溫度轟然充分發(fā)展階段衰減階段初期增長階段時間圖7-4室內(nèi)火災發(fā)展的溫度－時間曲線4中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系（1）初期增長階段：從出現(xiàn)明火算起起先火焰體積較小，燃燒狀況與放開環(huán)境中的燃燒差不多；隨后火焰體積漸漸增大；室內(nèi)的通風狀況對火災的后續(xù)發(fā)展具有重要影響。室內(nèi)火災可分為三大階段5中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系（2）充分發(fā)展階段：從轟燃算起室內(nèi)的燃燒強度仍在增加；釋熱速率漸漸達到最大值；室內(nèi)溫度可超過1000℃；嚴峻地損壞室內(nèi)設備以致建筑物本身，甚至造成建筑物部分或全部倒塌；高溫火焰還常常卷著相當多地可燃氣體從起火室竄出，使火焰擴散到鄰近的區(qū)域；是火災中最緊急的階段。6中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系（3）衰減階段：從室內(nèi)平均溫度降到其峰值的80％時算起。是火災漸漸冷卻的階段。由于室內(nèi)可燃物的揮發(fā)分大量消耗，明火燃燒漸漸無法維持；室內(nèi)僅剩下一堆赤熱的焦炭，它按固體炭燃燒的形式進行無焰燃燒，不過其燃燒的速率已相當緩慢。7中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系7.2室內(nèi)受限燃燒的特點

7.2.1通風因子燃燒速率（可燃物的質量損失速率表示）與參數(shù)大致成線性關系通風因子與燃燒速率的關系式7.2.2室內(nèi)燃燒的限制形式燃料限制燃燒燃燒速率由可燃物的性質確定常出現(xiàn)在室內(nèi)火災初期通風限制燃燒可燃物的燃燒速率是由空氣流入速率確定常出現(xiàn)在室內(nèi)火災充分發(fā)展階段8中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系通風口大小對燃燒的影響壁當通風口很小時，外界空氣流入相當困難，燃燒不猛烈，燃燒速率也很低。隨著通風口的增大，空氣供應狀況漸漸改善，燃燒速率加大，這樣室內(nèi)既有較高的溫度，又有較好的通風，燃燒速率便快速增大，在兩者協(xié)作最合適的狀況下，燃燒速率達到最大值。之后，通風口再增大就起先起相反的作用了，一方面造成煙氣層減薄，另一方面使得經(jīng)過通風口向外的輻射熱增加，引起室內(nèi)平均溫度的降低，并引起燃燒速率的降低。通風口大小燃燒速率9中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系通風口位置高度h對燃燒速率的影響對于確定的通風因子，隨著位置高度的增加，燃燒速率出現(xiàn)了上升－下降－回升的變更規(guī)律。通風口位置高度h燃燒速率10中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系當通風口很低時，室內(nèi)形成的煙氣層很厚，它可將部分火焰浸沒，從而影響了燃燒的正常進行。當通風口位置漸漸上升時，將使煙氣層漸漸減薄，但在起先階段其主要效果是使煙氣浸沒火焰的狀況得到緩解，于是，燃燒速率不斷增大。到煙氣層對火焰不再產(chǎn)生干脆影響時，燃燒速率達到極大值，而通風口高度在增加，煙氣減弱造成的室內(nèi)溫度下降的影響日趨明顯，致使燃燒速率漸漸降到微小值。通風口接近頂棚，煙氣羽流撞擊到頂棚后，可形成具有確定水平速度的頂棚射流。若煙氣可憑借這種速度流出去，必定引起室內(nèi)外氣體交換速率的加快。煙氣層既可保持足夠的厚度，又不影響火焰，還有足夠的空氣供應，室內(nèi)的燃燒速率將達到最大值。11中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系轟燃（FLASHOVER)發(fā)生的判據(jù)地板平面處至少要接收到20kW/m2的熱通量可燃物的燃燒速率要達到40g/s頂棚煙氣溫度接近600℃。12中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系火災的擴散火區(qū)由已燃物向鄰近物體的擴散方式假如它們間距離較近或者方位合適，火焰就有可能干脆觸及到鄰近物體的壁面并將其點燃；火焰便靠輻射傳熱方式向外擴展，這往往是初期室內(nèi)火災擴散的主要形式。13中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系火區(qū)由起火房間向外的擴散通過內(nèi)墻門擴散到相鄰房間：建筑物內(nèi)某房間起火，最終擴散到整個建筑物,緣由大多是房間的門未能把火攔住。走廊內(nèi)即使沒有任何可燃物，從起火房間噴出的火焰和高溫煙氣，也能把火擴散到較遠的房間或區(qū)域。通過外墻窗口擴散到樓上房間起火房間的溫度很高時，假如煙氣中含有過量可燃性氣體，則高溫煙氣從外墻口排出后即會形成火焰，將會引起火勢向上層擴散，為了防止火災通過外墻窗口向上層擴散須要設置防火挑檐或加大上下層窗間墻的高度。樓板的孔洞和各種豎井管道、房間隔墻、穿越樓板、墻壁的關系和縫隙、悶頂?shù)纫彩腔馂臄U散的主要途經(jīng)通過外墻窗口擴散到相鄰建筑起火建筑物從外墻口噴出的熱煙氣和火焰，能通過輻射把火災傳播給相當距離內(nèi)的相鄰建筑。因此在建筑物之間設置防火間距，主要是為了避開熱輻射對相鄰建筑的威逼。14中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系7.5火災煙氣特征及其危害

7.5.1.煙氣的產(chǎn)生由燃燒或者熱解作用所產(chǎn)生的懸浮在氣相中的固體和液體微粒稱為煙，含有煙粒子的氣體稱為煙氣煙氣主要由三種類型的物質組成：（1）氣相燃燒產(chǎn)物；（2）未燃燒的氣態(tài)可燃物；（3）未完全燃燒的液、固相分解物質和冷凝物微小顆粒。無焰燃燒(陰燃）生成的煙氣基本上是材料分解的揮發(fā)分，它進入空氣后可凝合成較重的高分子組分，形成一種薄霧。在靜止空氣中，表示煙氣顆粒大小的中間直徑df0約為1um，并可漸漸沉淀在物體表面形成油污有焰燃燒產(chǎn)生的煙氣顆粒幾乎全是固體顆粒，其中一小部分是在較高熱通量作用下脫離物體表面的灰塵，大部分則是在氧濃度較低的狀況下由于不完全燃燒或者高溫裂解而在氣相中生成的粒子。15中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系7.5.2火災煙氣特征不同的可燃物在不同火災條件下產(chǎn)生的煙氣具有不同的特征，如煙塵顆粒的大小及其粒徑分布、煙氣的濃度、煙氣光密度和火場的能見度等。7.5.2.1.煙塵顆粒的大小及其粒徑分布煙氣中顆粒的大小可用顆粒平均直徑表示，通常接受幾何平均直徑dgn表示顆粒的平均直徑，其定義為接受標準差來表示顆粒尺寸分布范圍內(nèi)的寬度，即16中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系7.5.2.2煙氣的濃度和煙氣光密度Lambert－Beer定律：K為消光系數(shù)煙氣濃度通常用光密度（或光學密度）D來衡量。其定義為：17中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系將單位平均光路上得光密度DL作為描述煙氣濃度的基本參數(shù)，即比光密度（煙密度）DS是從單位面積表面所產(chǎn)生的煙氣擴散在單位體積的煙箱內(nèi)，單位光路長度的光密度18中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系7.7煙氣的生成速率

煙氣限制兩種途經(jīng)：即擋煙（防煙）和排煙擋煙指用某些耐火性能好的物體或材料把煙氣阻擋在某些限定區(qū)域，不讓它流淌到可對人、物產(chǎn)生危害的地方適用于建筑物與起火區(qū)沒有開口、縫隙或漏洞的區(qū)域排煙是指使煙氣沿著對人和物沒有危害的渠道排到建筑外，從而消退煙氣的有害影響排煙有自然排煙和機械排煙兩種形式排煙速度大于煙氣的生成速度在煙氣限制計算中，可近似認為煙氣的生成量等于卷入的空氣量。19中國礦業(yè)高校能源學院平安與消防工程系空氣的質量卷吸速率可用下式來表示若將ρ