燃燒學(xué)-第7章資料教學(xué)內(nèi)容

燃燒學(xué)—第7章資料頂棚射流RHQ2中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系室內(nèi)火災(zāi)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(zāi)發(fā)展的溫度－時間曲線3中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系（1）初期增長階段：從出現(xiàn)明火算起開始火焰體積較小，燃燒狀況與敞開環(huán)境中的燃燒差不多；隨后火焰體積逐漸增大；室內(nèi)的通風(fēng)狀況對火災(zāi)的后續(xù)發(fā)展具有重要影響。室內(nèi)火災(zāi)可分為三大階段4中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系（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；釋熱速率逐漸達到最大值；室內(nèi)溫度可超過1000℃；嚴重地損壞室內(nèi)設(shè)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(dāng)多地可燃氣體從起火室竄出，使火焰蔓延到鄰近的區(qū)域；是火災(zāi)中最危險的階段。5中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系（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(zāi)逐漸冷卻的階段。由于室內(nèi)可燃物的揮發(fā)分大量消耗，明火燃燒逐漸無法維持；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(dāng)緩慢。6中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系7.2室內(nèi)受限燃燒的特點

7.2.1通風(fēng)因子燃燒速率（可燃物的質(zhì)量損失速率表示）與參數(shù)大致成線性關(guān)系通風(fēng)因子與燃燒速率的關(guān)系式7.2.2室內(nèi)燃燒的控制形式燃料控制燃燒燃燒速率由可燃物的性質(zhì)決定常出現(xiàn)在室內(nèi)火災(zāi)初期通風(fēng)控制燃燒可燃物的燃燒速率是由空氣流入速率決定常出現(xiàn)在室內(nèi)火災(zāi)充分發(fā)展階段7中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系通風(fēng)口大小對燃燒的影響壁當(dāng)通風(fēng)口很小時，外界空氣流入相當(dāng)困難，燃燒不強烈，燃燒速率也很低。隨著通風(fēng)口的增大，空氣供應(yīng)狀況逐漸改善，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(fēng)，燃燒速率便迅速增大，在兩者配合最合適的情況下，燃燒速率達到最大值。之后，通風(fēng)口再增大就開始起相反的作用了，一方面造成煙氣層減薄，另一方面使得經(jīng)過通風(fēng)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(fēng)口大小燃燒速率8中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系通風(fēng)口位置高度h對燃燒速率的影響對于確定的通風(fēng)因子，隨著位置高度的增加，燃燒速率出現(xiàn)了上升－下降－回升的變化規(guī)律。通風(fēng)口位置高度h燃燒速率9中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系當(dāng)通風(fēng)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(dāng)通風(fēng)口位置慢慢升高時，將使煙氣層逐漸減薄，但在開始階段其主要效果是使煙氣浸沒火焰的情況得到緩解，于是，燃燒速率不斷增大。到煙氣層對火焰不再產(chǎn)生直接影響時，燃燒速率達到極大值，而通風(fēng)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，致使燃燒速率慢慢降到極小值。通風(fēng)口接近頂棚，煙氣羽流撞擊到頂棚后，可形成具有一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(yīng)，室內(nèi)的燃燒速率將達到最大值。10中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系轟燃（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℃。11中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系火災(zāi)的蔓延火區(qū)由已燃物向鄰近物體的蔓延方式如果它們間距離較近或者方位合適，火焰就有可能直接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(zāi)蔓延的主要形式。12中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系火區(qū)由起火房間向外的蔓延通過內(nèi)墻門蔓延到相鄰房間：建筑物內(nèi)某房間起火，最后蔓延到整個建筑物,原因大多是房間的門未能把火擋住。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?zé)煔?，也能把火蔓延到較遠的房間或區(qū)域。通過外墻窗口蔓延到樓上房間起火房間的溫度很高時，如果煙氣中含有過量可燃性氣體，則高溫?zé)煔鈴耐鈮谂懦龊蠹磿纬苫鹧?，將會引起火勢向上層蔓延，為了防止火?zāi)通過外墻窗口向上層蔓延需要設(shè)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(guān)系和縫隙、悶頂?shù)纫彩腔馂?zāi)蔓延的主要途經(jīng)通過外墻窗口蔓延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(zāi)傳播給相當(dāng)距離內(nèi)的相鄰建筑。因此在建筑物之間設(shè)置防火間距，主要是為了避免熱輻射對相鄰建筑的威脅。13中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系7.5火災(zāi)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(zhì)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(zhì)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，它進入空氣后可凝聚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，并可慢慢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情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。14中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系7.5.2火災(zāi)煙氣特征不同的可燃物在不同火災(zāi)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，通常采用幾何平均直徑dgn表示顆粒的平均直徑，其定義為采用標準差來表示顆粒尺寸分布范圍內(nèi)的寬度，即15中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系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(xué)密度）D來衡量。其定義為：16中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全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17中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系7.7煙氣的生成速率

煙氣控制兩種途經(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，不讓它流動到可對人、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，從而消除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控制計算中，可近似認為煙氣的生成量等于卷入的空氣量。18中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系空氣的質(zhì)量卷吸速率可用下式來表示若將ρ0＝1.22kg/m3，T0＝290K，Tf＝1100K等數(shù)值代入上式，得煙氣生成速