燃烧学—第7章1

通过外墙窗口蔓延到相邻建筑
起火建筑物从外墙口喷出的热烟气和火焰，能通过辐射把火灾传 播给相当距离内的相邻建筑。因此在建筑物之间设臵防火间距， 主要是为了避免热辐射对相邻建筑的威胁。
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7.5火灾烟气特征及其危害
7.5.1.烟气的产生
《燃烧学》--第七章
是火灾中最危险的阶段。
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（3）衰减阶段：
从室内平均温度降到其峰值的80％时算起。
是火灾逐渐冷却的阶段。 由于室内可燃物的挥发分大量消耗，明火燃烧逐渐无法维持； 室内仅剩下一堆赤热的焦炭，它按固体炭燃烧的形式进行无焰燃 烧，不过其燃烧的速率已相当缓慢。
通过外墙窗口蔓延到楼上房间
起火房间的温度很高时，如果烟气中含有过量可燃性气体，则高 温烟气从外墙口排出后即会形成火焰，将会引起火势向上层蔓延， 为了防止火灾通过外墙窗口向上层蔓延需要设臵防火挑檐或加大 上下层窗间墙的高度。 楼板的孔洞和各种竖井管道、房间隔墙、穿越楼板、墙壁的关系 和缝隙、闷顶等也是火灾蔓延的主要途经
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7.2 室内受限燃烧的特点
7.2.1通风因子
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燃烧速率 m（可燃物的质量损失速率表示）与参数 A H 大致 成线性关系 通风因子与燃烧速率的关系式
m 5 .5 A H

7.2.2室内燃烧的控制形式
燃料控制燃烧
燃烧速率由可燃物的性质决定 常出现在室内火灾初期
2
N
]1 / 2
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7.5.2.2烟气的浓度和烟气光密度
Lambert－Beer定律：
I I 0 exp KL
K为消光系数
K KmM s
烟气浓度通常用光密度（或光学密度）D来衡量。其定义为：
I o D log I LK K m LM s D 2.3 2.3
烟气生成速率也可用体积速率来表示，即
M Vs
s
ρs为热烟气的密度，其大小随温度改变而改变
293 s 0 T 273
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H Y
A
烟气层的体积表示为
Vs AH Y
Vs

dVs dY A dt dt
对于确定的通风因子，随着位臵高度的增加，燃烧速率 出现了上升－下降－回升的变化规律。
燃 烧 速 率
通风口位置高度h
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当通风口很低时，室内形成的烟气层很厚，它可将部分火焰 浸没，从而影响了燃烧的正常进行。
当通风口位臵慢慢升高时，将使烟气层逐渐减薄，但在开始 阶段其主要效果是使烟气浸没火焰的情况得到缓解，于是， 燃烧速率不断增大。 到烟气层对火焰不再产生直接影响时，燃烧速率达到极大值，
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将单位平均光路上得光密度DL作为描述烟气浓度的基本参数， 即
D KmM s K DL L 2.3 2.3
比光密度（烟密度）DS是从单位面积表面所产生的烟气扩散 在单位体积的烟箱内，单位光路长度的光密度
VD VD L Ds AL A
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空气的质量卷吸速率可用下式来表示
M 0.096Pf 0Y 3 / 2 gT0 / T f

1/ 2
若将ρ0 ＝ 1.22kg/m3 ， T0 ＝ 290K ， Tf ＝ 1100K 等数值代入上式， 得
0.188P Y 3/ 2 M f
1. 如果它们间距离较近或者方位合适，火焰就有可能直接触及 到邻近物体的壁面并将其点燃；
2. 火焰便靠辐射传热方式向外扩展，这往往是初期室内火灾蔓
延的主要形式。
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火区由起火房间向外的蔓延
通过内墙门蔓延到相邻房间：
建筑物内某房间起火，最后蔓延到整个建筑物,原因大多是房间 的门未能把火挡住。走廊内即使没有任何可燃物，从起火房间喷 出的火焰和高温烟气，也能把火蔓延到较远的房间或区域。
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轰燃（FLASHOVER)发生的判据
地板平面处至少要接收到20kW/m2的热通量 可燃物的燃烧速率要达到40g/s 顶棚烟气温度接近600℃。
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火灾的蔓延
火区由已燃物向邻近物体的蔓延方式
7.5.2.1.烟尘颗粒的大小及其粒径分布
烟气中颗粒的大小可用颗粒平均直径表示，通常采用几何平 均直径dgn表示颗粒的平均直径，其定义为
log d gn
N i log d i N i 1
n
采用标准差来表示颗粒尺寸分布范围内的宽度，即
log g [
i 1
n
log d
i
log d gn N i
有焰燃烧
产生的烟气颗粒几乎全是固体颗粒，其中一小部分是在较高热通量 作用下脱离物体表面的灰尘，大部分则是在氧浓度较低的情况下由 于不完全燃烧或者高温裂解而在气相中生成的粒子。
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7.5.2火灾烟气特征
不同的可燃物在不同火灾条件下产生的烟气具有不同的特征， 如烟尘颗粒的大小及其粒径分布、烟气的浓度、烟气光密度 和火场的能见度等。
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7.7烟气的生成速率
烟气控制 两种途经：即挡烟（防烟）和排烟 挡烟
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ห้องสมุดไป่ตู้
指用某些耐火性能好的物体或材料把烟气阻挡在某些限定区域， 不让它流动到可对人、物产生危害的地方 适用于建筑物与起火区没有开口、缝隙或漏洞的区域
排烟
是指使烟气沿着对人和物没有危害的渠道排到建筑外，从而消除 烟气的有害影响 排烟有自然排烟和机械排烟两种形式 排烟速度大于烟气的生成速度 在烟气控制计算中，可近似认为烟气的生成量等于卷入的空气量。
顶棚射流
R
H
Q
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室内火灾的发展过程
平 均 温 度 轰然
初期增长阶段
充分发展阶段
衰减阶段
时间 图7-4室内火灾发展的温度－时间曲线
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室内火灾可分为三大阶段
（1）初期增长阶段：
从出现明火算起 开始火焰体积较小，燃烧状况与敞开环境中的燃烧差不多； 随后火焰体积逐渐增大； 室内的通风状况对火灾的后续发展具有重要影响。
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（2）充分发展阶段：
从轰燃算起 室内的燃烧强度仍在增加； 释热速率逐渐达到最大值； 室内温度可超过1000℃； 严重地损坏室内设备以致建筑物本身，甚至造成建筑物部分或全 部倒塌； 高温火焰还常常卷着相当多地可燃气体从起火室窜出，使火焰蔓 延到邻近的区域；

0
t
dt
H
Y
A s dY 3/ 2 0.188Pf Y
20A t Pf g 1 / 2
1 1 1/ 2 1/ 2 H Y
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通风控制燃烧
可燃物的燃烧速率是由空气流入速率决定 常出现在室内火灾充分发展阶段
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通风口大小对燃烧的影响
壁当通风口很小时，外界空气流入相当 困难，燃烧不强烈，燃烧速率也很低。
随着通风口的增大，空气供应状况逐渐
改善，燃烧速率加大，这样室内既有较 高的温度，又有较好的通风，燃烧速率 便迅速增大，
由燃烧或者热解作用所产生的悬浮在气相中的固体和液体微粒 称为烟，含有烟粒子的气体称为烟气 烟气主要由三种类型的物质组成：
（1）气相燃烧产物； （2）未燃烧的气态可燃物； （3）未完全燃烧的液、固相分解物质和冷凝物微小颗粒。
无焰燃烧(阴燃）
生成的烟气基本上是材料分解的挥发分，它进入空气后可凝聚成较 重的高分子组分，形成一种薄雾。在静止空气中，表示烟气颗粒大 小的中间直径df0约为1um，并可慢慢沉淀在物体表面形成油污
而通风口高度在增加，烟气减弱造成的室内温度下降的影响
日趋明显，致使燃烧速率慢慢降到极小值。 通风口接近顶棚，烟气羽流撞击到顶棚后，可形成具有一定 水平速度的顶棚射流。若烟气可凭借这种速度流出去，必定 引起室内外气体交换速率的加快。烟气层既可保持足够的厚 度，又不影响火焰，还有足够的空气供应，室内的燃烧速率 将达到最大值。
燃 烧 速 率
在两者配合最合适的情况下，燃烧速率 达到最大值。之后，通风口再增大就开 始起相反的作用了，一方面造成烟气层
减薄，另一方面使得经过通风口向外的
辐射热增加，引起室内平均温度的降低， 并引起燃烧速率的降低。
通风口大小
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《燃烧学》--第七章
通风口位臵高度h对燃烧速率的影响