受限空间火灾轰燃过程的模拟实验研究
受限空间内汽油燃烧物火灾模拟实验研究
受限空间内汽油燃烧物火灾模拟实验研究汽油是一种十分常见的燃料，它能够简单地提供有效的能量。
它的应用十分广泛，是一种非常有用的物质。
但随着汽油的挥发性，火灾风险也会增加，这就需要对汽油火灾进行深入的研究和分析。
受限空间内汽油火灾是一种潜在的特殊类型的火灾，其火灾特征和发展状况不同于传统的空间火灾。
为了更好地了解受限空间内汽油燃烧物火灾的发展过程和火灾特征，我们研究小组对汽油燃烧体系进行了模拟实验研究，以研究受限空间内汽油火灾的行为特征，以及影响受限空间内汽油火灾发展的因素。
实验设置如下：实验模型是一个长度为1000毫米，宽度为700毫米，高度为400毫米的受限空间。
对该受限空间内的汽油燃烧体系进行模拟研究，可以搭建出一个近似的体系，以模拟火灾的发展情况，并收集关于火灾的相关数据。
在实验中，我们通过改变模型内的燃料质量、模型参数、气体流量和空气温度等条件，观察实验结果，试图解释受限空间内汽油火灾发展的过程。
经过几次实验，我们发现：空间火灾中燃烧物质温度会迅速上升；空气流量增加会加速火灾发展；汽油和其它燃料质量也会影响火灾发展的速度和特性；而受限空间的尺寸、参数和材料组成等也会影响火灾的发展特征。
实验结果表明：受限空间内汽油燃烧体系的火灾发展，特别是汽油火灾的发展具有自主性，它不仅受有限空间影响，还受多种因素影响，比如汽油质量、温度、空气流量等，这些因素的变化会直接影响火灾的发展速度以及火灾特性。
从上述实验结果可知，受限空间内汽油火灾的行为特征和发展特性与传统空间火灾的行为特征和发展特性有很大的不同，因此，了解受限空间内汽油火灾的行为特征和发展特性，对于实现消防安全非常重要。
除了上述实验结果，我们也分析了受限空间内汽油火灾可能产生的危害，受限空间内火灾可能会产生大量的烟气、高温，对于周围空间会产生一定的危害，如烟气和热量传播等，这些因素也会对消防员的消防安全造成一些影响。
所以，消防人员在处理受限空间内的汽油火灾时，需要采取相应的预防措施，并从各个方面考虑火灾安全。
受限空间可燃气体爆炸数值模拟共3篇
受限空间可燃气体爆炸数值模拟共3篇受限空间可燃气体爆炸数值模拟1受限空间可燃气体爆炸数值模拟随着现代工业的发展，使用可燃气体的设备和工具越来越广泛，而受限空间内的气体爆炸则可能带来严重的危害。
为了深入研究受限空间可燃气体爆炸的规律，许多科学家和工程师开展了大量的研究工作。
在这些研究中，数值模拟已经被证明是一种有效的方法。
本文将深入探讨受限空间可燃气体爆炸的数值模拟方法和相关研究成果。
受限空间可燃气体爆炸是指在密闭或部分密闭空间内，由于气体中可燃物质的浓度超过了爆炸下限，当热源或点火源出现时，空间内的气体发生爆炸而引发事故。
这样的事故可能会造成严重的人员伤亡和财产损失。
因此，对于受限空间可燃气体爆炸的研究已经引起了广泛的关注。
数值模拟是一种重要的研究方法，它能够模拟真实环境中的各种物理现象，如流体力学、热传导等。
在受限空间可燃气体爆炸的研究中，数值模拟也被广泛应用。
数值模拟可以帮助研究人员深入了解气体爆炸在缩放模型中的行为，研究爆炸的发生机理和影响因素，并预测事故的可能性和危害程度。
现在，常用的数值模拟方法主要有两种，即欧拉模拟和拉格朗日模拟。
欧拉模拟是一种基于物理模型的数值模拟方法，它主要通过求解基本方程组，如动量方程、能量方程和质量守恒方程，来分析流动问题和热传导等现象。
欧拉模拟可以考虑气体的压缩性和温度变化等因素，有较高的精度和可靠性。
但是，在处理流动中的非线性问题时，欧拉模拟可能会出现数值耗散或不稳定等问题。
相比之下，拉格朗日模拟则是一种优秀的数值模拟方法。
该方法基于粒子的运动状态，可以准确地模拟流体的运动。
在受限空间可燃气体爆炸的研究中，拉格朗日模拟经常被应用于爆炸物体以及火焰传播过程的研究。
通过对流体中每个粒子的运动状态进行跟踪并计算，可以非常准确地模拟出爆炸和火焰传播的过程。
虽然欧拉模拟和拉格朗日模拟各有优劣，可以根据具体问题选用不同的数值模拟方法。
但无论采用何种方法，都需要满足数值模拟的准确性和可靠性的要求。
受限空间内柴油燃烧物火灾模拟试验研究-甘肃建筑职业技术学院
受限空间内汽油燃烧物火灾模拟实验研究甘肃建筑职业技术学院岳亭龙提要建立了实际结构受限空间火灾模拟实验平台，进行多次燃烧物为汽油的火灾燃烧实验，测量受限空间内火灾火源热释放率。
根据火源质量随时间变化情况及火源质量损失差值随时间变化情况，得到燃烧物为汽油的火灾火源热释放率曲线，并对结果进行分析，对今后进一步深入研究受限空间火灾机理、关键现象的实验模拟和数值计算以及地下建筑火灾消防工程性能化设计等都有一定参考价值。
关键词受限空间、汽油、火灾、模拟实验、热释放率1 概论火灾防治是人类社会中的一项长期的重要任务。
本文根据多数受限空间实际结构，建立了火灾模拟实验平台[1]，在之前进行过的燃烧物为柴油的火灾燃烧实验基础上[2]，进行了多次燃烧物为汽油的火灾燃烧实验，测量受限空间火源热释放率，得到燃烧物为汽油的火源热释放率曲线，并对结果进行分析。
2 实验介绍2.1 实验装置及附件(1)模型实验台构造实验台主体为厚防火石膏板，此厚防火石膏板以硅、钙、镁复合胶凝材料为主，掺入部分工业废渣，通过改性及高分子聚合而成，此防火石膏板导热系数小于0.168W/(m∙K)，平均密度为1.2g/cm3，可以将本模型实验台视为绝热条件，近似为地下绝热边界条件。
防火石膏板厚度为10mm，并由特制的钢板装置进行连接，可以进行拼装，模型实验台截面尺寸可以为0.6m×0.6m、1.2m×1.2m、2m×2m，并且可以由单条狭长式受限空间拼装成上下式、左右式等。
模型实验台在长度方向的四个面都为防火石膏板，靠近火源的一端用防火石膏板密封，另一端开口，不设置任何阻碍。
模型尺寸为0.6m×0.6m，长度为4.8m，模型尺寸图及实体图分别见图1及图2。
图1 模型实验台尺寸图图2 模型实验台实体图(2)测量仪器说明及布置本实验用来测量燃烧物质量减少的装置为美国双杰（兄弟）有限公司所生产的专用高精度电子称重器，测重范围为0～5000g，精度为0.1g，分为两部分。
30-受限空间火灾的计算机模拟
受限空间火灾的计算机模拟王艳丽，徐宇工，邱英政（北京交通大学，机械与电子控制学院，北京 100044）摘 要：论文介绍了火灾的计算机模拟方法，运用FLUENT软件对受限空间单室火灾进行了场模拟计算。
在模拟中，对火源进行了合理的简化。
通过将模拟计算结果与其它文献所给出的试验值及计算值进行比较，验证了本文模拟计算方法的正确性。
关键词：受限空间 数值模拟 火源 流场分布1前言现代社会随着经济的高速发展，人类面临的火灾现象呈现出复杂化和多样化的趋势，火灾的发生已从地面（森林火灾等）发展到地下（地铁、地下商场火灾等），从固定环境（建筑火灾等）发展到移动环境（如交通工具火灾等），而火灾事故的发生频数和直接损失也不断上升。
在众多火灾中，那些受限空间内的火灾造成的人员伤亡和经济损失极为重大，如建筑，地铁和船舶火灾等，这类火灾直接发生在人类社会最主要的活动场所，它对人类生命和财产的危害最大［1］。
因此，对于受限空间内火灾的发展规律的研究，充分认识受限空间的火灾，对进一步防范、救治火灾具有更重要的意义。
为此，火灾的研究受到了世界许多国家的关注，国内外的许多研究者都在不断地利用各种各样的方法对火灾的发生和发展过程进行研究。
2受限空间火灾的研究方法火灾是一种很复杂的物理化学过程，它包含着湍流流动及混合、传热和传质、热解和各种化学反应等分过程，也包含着这些分过程的相互作用。
人们研究火灾的主要目的在于揭示火灾发生、发展的规律，既要定性研究烟气运动的规律，也要定量研究火灾及烟气的浓度、速度、温度等的空间分布及其随时间的变化规律，以便对受限空间的防火设计及火灾的评估、预防、扑灭及人员逃生提供定性或定量的理论和试验依据[2]。
目前对各种受限空间火灾的研究方法主要包括两个大的方面，一是利用实物或相似模型进行试验研究；二是利用计算机建模数值模拟研究。
大家知道实物或模型试验研究受到费用、设备、环境等多方面因素的影响，且同一实物试验是不可重复的一次性试验。
火灾现场模拟实验方案及流程
火灾现场模拟实验方案及流程为了提高人们的火灾防范和扑救能力，实验室通常会模拟火灾现场进行实验，以验证各种灭火器材和灭火方法的有效性和可靠性。
这篇文档将介绍一种火灾现场模拟实验方案及流程。
1. 实验目的和背景火灾的危害性是极大的，往往会引起人员伤亡和财产损失，因此，进行火灾现场模拟实验可以帮助我们更好地理解火灾发生的过程和机制，提高火灾防范和扑救的能力。
本实验的目的是验证不同类型的灭火器材和灭火方法的有效性和可靠性，并在实验中取得燃烧过程的实时数据，以便为实际火灾的预测和防范提供有用的参考依据。
2. 实验器材和材料本实验所需的器材和材料如下：（1）实验箱：长宽高分别为60cm，60cm和90cm的金属箱体，内部覆盖隔热材料。
（2）灭火器材：干粉灭火器、二氧化碳灭火器、水雾灭火器等。
（3）感温电缆和温度传感器：用于测量实验箱内的温度。
（4）洒水器：用于模拟雨水灭火。
（5）燃料：蜡烛或木柴等易燃物品。
（6）视频监控设备和记录仪器：用于记录实验过程和取得实时数据。
3. 实验步骤和流程本实验的实验步骤和流程如下：（1）准备工作：清洁实验箱、安装感温电缆和温度传感器并连接到温度记录仪器；（2）点燃燃料：点燃放置在实验箱内的易燃物品（蜡烛或木柴等），关闭实验箱盖子；（3）记录数据：开始记录实验箱内的温度和燃烧过程的火焰颜色、火势大小等实时数据，并拍摄实验过程的视频记录；（4）测试灭火方式：在实验过程中，测试不同类型的灭火器材和灭火方式，例如干粉灭火器、二氧化碳灭火器、水雾灭火器等，观察其灭火效果和使用效率；（5）模拟雨水灭火：在实验过程中，使用洒水器模拟雨水灭火，观察其对火灾的影响和作用；（6）结束实验：燃烧过程结束后，关闭所有实验器材和仪器，并清理实验箱内的残留物。
4. 实验结果和分析根据实验所取得的数据和视频记录，我们可以分析不同灭火器材和灭火方法的有效性和可靠性，并得出有关火灾发生过程和传播特点的结论。
舱室火灾轰燃现象重构实验与数值模拟
技 术 的发 展 ， 利 用 适 当 的计 算 机 软 件 对 火 灾 事 故 进 行 重 构， 既 可 节 约 大 量 资金 和 宝 贵 时 间 ， 又 可 以 得 到 调 查 所 需 的火 灾 发 展 中各 种 动 力 学 特 征 参 量 ， 是 目前 火 灾 事 故 调
查 的重 要 辅 助 手段 。
垂 誊 消 防勰 论 研 究囊
舱 室 火 灾 轰 燃 现 象 重 构 实 验 与 数 值 模 拟
陈 晓洪 。 杨 枫。 李 其 修 ，吴 向君 （ 海 军工程 大学 动 力工程 学 院 ， 湖 北 武汉 ４ ３ ０ ０ ３ ３ ）
摘 要： 为 了研 究 船 舶 封 闭舱 室 火 灾 轰 燃 现 象 ， 首 先 用 非
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中图 分 类 号 ： Ｘ９ １ ３ ． ４ 。 Ｕ６ ７ ４ ． ７
文献标志码 ： Ａ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ９ —０ ０ ２ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ —０ ３ ５ ４ —０ ４
风控 制 、 火 灾 由发 展 期 进 入最 盛 期 的 标 志 ， 因此 ， 针 对 轰 燃 进行 火 灾 重 构 可 为火 灾 调 查 提供 重 要 的判 断依 据 。 １ 轰 燃 发 生 的 临 近 判 据 由非 线 性 动 力 学 理 论 ， 认 为 上 层 烟 气 温 度 Ｔ 随 时 间
模拟起火实验报告模板
模拟起火实验报告模板实验目的本实验的目的是模拟火灾发生时，了解火势蔓延过程以及灭火方法的有效性，以提高火灾应对和逃生的能力。
实验器材1. 火源：使用蜡烛作为火源，以模拟真实起火情况。
2. 实验区域：使用宽敞的地方，确保实验过程中的安全性。
3. 灭火器材：备有灭火器、灭火器、防烟面罩等。
实验流程1. 预备工作：将实验区域进行清理，确保不会出现其他可燃物。
2. 火源点燃：将蜡烛点燃，放置在实验区域的一个角落。
3. 观察火势蔓延：等待火势逐渐蔓延，观察火势扩散的速度和范围。
4. 试验灭火装置：使用不同的灭火器具（如灭火器、消防栓等）尝试灭火，记录每种灭火方法的效果。
5. 逃生演练：在火势逐渐扩大的过程中，进行逃生演练，测试逃生设施和逃生路线。
实验结果与数据分析1. 火势蔓延速度：根据实际观察记录火势蔓延的速度，并与不同灭火装置灭火速度进行对比分析。
2. 灭火效果：实验中使用的不同灭火方法对火势的控制情况进行评估和分析。
3. 逃生时间：记录每个实验者逃离火场所需时间，并对逃生路线的安全性进行评估。
结论通过模拟起火实验，我们可以得出以下结论：1. 火势在一定条件下会迅速蔓延，需要使用有效的灭火器材及时控制。
2. 不同类型的灭火装置在灭火时效果有所差异，选择合适的装置对于控制火势至关重要。
3. 逃生时间和逃生路线的规划是减少人员伤亡的关键，需根据实际情况制定应急预案。
实验启示本实验为我们提供了以下启示：1. 加强火灾防控意识，及时消除火源，防止火势的蔓延。
2. 学习和掌握灭火知识，合理选择和使用灭火装置。
3. 长期的消防知识教育和演练可以提高逃生的效率和安全性。
安全注意事项1. 实验操作中需保持高度警惕，防止火势失控造成意外。
2. 实验区域需要做好防护措施，确保实验过程中的安全性。
3. 在实验进行过程中，实验者需要佩戴防烟面罩等个人防护装备。
4. 在灭火实验中，注意保持距离和视野，并遵循消防指挥员的指挥。
参考文献1. 《火灾灭火手册》，消防出版社，2018年。
火灾模拟实验报告
火灾模拟实验报告引言：近年来，由于各类火灾事故的频发，如何有效地进行火灾防控和应急处理成为了重要而紧迫的问题。
为了更好地理解火灾的起因、传播机理以及防范策略，本次实验选择了火焰蔓延过程中烟雾扩散的模拟实验作为研究对象。
本文将对该实验进行详细描述和分析。
一、实验目的通过观察和分析火焰蔓延过程中烟雾扩散的情况，探究不同环境条件对烟雾传播速度和路径的影响，进一步认识火灾突发时人员疏散与逃生通道设置方面存在的问题，并提出改进建议。
二、实验装置及方法1. 实验装置设计：搭建一个封闭空间标准模型，保证安全且可靠；2. 实验参数设定：调整火源强度、室内温湿度等参数以产生不同条件下的燃烧效果；3. 环境监测：利用传感器、红外线摄像等设备对环境温度和烟雾浓度进行实时监测；4. 数据记录：使用数据采集系统记录下烟雾扩散过程中的重要参数，包括时间、温度、湿度等。
三、实验结果及讨论1. 火焰蔓延过程分析：通过实验观察火焰蔓延的速率和路径，发现受到空间限制时，火焰的升高和前进速度相对较慢。
此外，不同燃料物质也会对火势扩散产生明显影响。
例如，在木材比例较高的环境中，火势更容易迅速向周围蔓延。
2. 烟雾浓度分析：实验得出结论，在封闭空间内，当燃烧效果较好时，生成的烟雾密布于整个室内，并且随着时间推移而逐渐增加其浓度。
这一结果警示我们在火灾事故中应加强提醒人员妥善选择舒适和通风良好的避难位置。
3. 防控方案改进：根据实验结果所得到的信息可以看出，在火灾突发时刻十分关键。
我们需要设计合理有效的防控方案来减少人员伤亡和财产损失。
例如，我们可以加强对建筑材料的防火性能要求，改进室内烟雾排烟系统以及设计更加合理的逃生通道等。
四、结论通过本次模拟实验，我们对火灾突发时火焰蔓延和烟雾扩散过程有了更深入的认识。
我们明确了空间限制、燃料物质以及环境条件等因素对火势传播速度和路径的影响。
此外，也提出了改善人员疏散和逃生设施设置方面的建议，旨在减少火灾事故发生时可能导致的伤亡和损失。
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第12卷第4期火 灾 科 学V ol.12,N o.4 2003年10月FIRE SAFET Y SCIENCE Oct.2003文章编号:100425309(2003)0420213205受限空间火灾轰燃过程的模拟实验研究卢 平,厉培德,范维澄,廖光煊(中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,安徽合肥230027)摘要:研制一种重现火灾轰燃的化学燃料和氧化剂的混合燃料,通过调整燃料的配方,可实现模拟控制火灾轰燃的温度和烟气产生量;实验研究了火灾轰燃过程烟气参数的变化规律,说明建筑火灾烟气运动的场-区-网模拟模型是合理的,分析了火灾过程中烟气的产生、运动、回流、下沉现象物理机制,指出在受限空间火灾救灾过程中应注意的问题。
关键词:混合燃料;火灾;轰燃;烟气运动中图分类号:TK121 文献标识码:A0 引言受限空间火灾可以分为五个阶段:点燃、发展期、轰燃期、完全发展的火灾和衰弱熄灭。
在发展期火势相对较小,火灾是局部和低强度的。
“轰燃”是受限空间火灾由缓慢燃烧发展到空间内所有燃烧物质瞬间、快速、全面突然燃烧阶段。
轰燃发生时,整个受限空间成了一个火的海洋,短时间内燃烧产生大量的有毒有害气体并形成高温和高压。
轰燃是从发展期快速转变为完全发展火灾的过程,它是建筑火灾中的一个非常重要的特殊火行为,可以断定,一旦火灾发生,人员未能在轰燃发生前疏散出事故现场,将有生命危险。
大量的火灾数据统计表明:火灾的主要威胁来自于火灾烟气而不是火焰本身[1]。
Thomas等开展了轰燃现象的理论研究[2,3],提出了经典的热爆炸理论基本原理在内的理论框架,Zukoski等[4]、T.L.G raham等[5]对轰燃发生条件进行了进一步的研究。
其对受限空间轰燃现象的了解具有理论指导价值。
由于真实的全尺寸轰燃实验研究具有一定的破坏性,对测试仪器的耐火性能具有较高的要求,多采用小尺寸单个受限空间进行建筑材料的轰燃实验研究,研究建筑材料轰燃的临界条件[6,7,8]。
全尺寸空间真实的家具或装饰材料火灾轰燃实验发展期长,准备工作量大,有时轰燃条件难以满足;同时在轰燃实验过程中改变开口条件来研究建筑空间轰燃烟气运动过程存在一定的难度,因此在建筑网络中进行轰燃烟气运动过程的实验研究较少。
随着社会的发展、城市化进程的加快和现代装饰材料在建筑中的广泛应用,建筑物受限空间火灾轰燃发生的机率和危害程度都在增大。
在建筑网络模型中开展火灾轰燃现象及其烟气运行过程的实验研究,对建筑火灾的扑救、防火排烟的性能化设计及人员疏散有重要的指导价值。
该项研究的关键在于对寻找合适的轰燃材料,能重现火灾轰燃场景并产生大量的烟气,实现在不同条件下重复受限空间火灾轰燃实验,研究多层多室建筑火灾的烟气运动过程。
基于这一认识,本文考虑选取合适的燃料和氧化剂作为轰燃材料,通过改变燃料和氧化剂的配比,实现产生轰燃时的高温和大量烟气,在半尺度建筑模型中进行燃烧和轰燃烟气运动过程的实验研究。
1 轰燃实验燃料的选配轰燃具有燃烧迅速、燃烧温度高、烟气产生量大特点。
为模拟重现受限空间轰燃现象,利用感度较高的氧化剂与燃料的混合物易于实现轰燃的特性[9],实验优选了LLW型燃料和氧化剂混合物,为模拟不同轰燃工况条件,在轰燃材料中加入不同比例的高能元素铝粉,以提高轰燃时的放热量,达到理收稿日期:2003206209;修改日期:2003209223想的轰燃温度;在轰燃材料中加入不同比例的碳粉,可控制轰燃时烟气的发生量;添加研磨的细木粉,改变其配比,可控制其轰燃速度,当其比例增加至某临界值后,其只能保持稳定燃烧。
表1为不同LLW 型材料与不同添加剂配比燃烧反应时的化学反应参数计算结果[9,10]。
计算结果表明:配方A 虽能产生快速的轰燃过程,但其燃烧热低,生成的烟气量小且烟气中水蒸汽所占比例大,易于凝结,不适合用于研究轰燃高温烟气的运行过程;在混合燃料中添加铝粉可显著提高燃料的燃烧热,能够达到建筑材料轰燃时的温度;在混合燃料中加入碳粉或木粉,可大大增加轰燃烟气生成量,便于研究轰燃的烟气运动过程。
但由于木粉比较松散,减缓了混合燃料的燃烧速度。
经多次试验,确定配方C 作为轰燃燃料。
表1 不同燃料配比条件下的轰燃材料的热特性参数类别LLW[A](100%)LLW +A L[B ](80%+20%)LLW +A L +C[C](70%+20%+10%)LLW +A L +C +木粉[D](60%+20%+10%+10%)氧平衡(%)39.713.9-11.6-22.1分子量123.9104.596.1170.3燃烧热(k J ・kg -1)1350.46891.36270.97260.8烟气产生量(m 3・kg -1)0.2100.334 1.467 1.9312 实验系统本实验在中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室五层半尺寸典型模型建筑楼中进行。
图1为该典型模型楼底层平面图。
为研究建筑火灾中的火行为,模型楼建立了三个实验测量模块。
供风、排烟系统控制模块高温排烟风机与模型楼内烟气扩散流动通道组成排烟系统,排烟风量的大小可通过可控硅励磁无级调速来实现。
在风机入口根据差压原理布置差压传感器,可实时连续监测排烟风机的风量。
烟气热参数和烟流参数测量系统模块温度测量由28支直径0.2mm 的NiCr -NiSi 热电偶组成,可根据实验要求灵活布置;压力测量由3支美国H oney well 生产的差压传感器组成;烟流速度由美国生产的TSI 多参数测定仪测量。
所有采集信号通过数据采集板与计算机进行信息传递,实现采集信号的实时显示和存储。
烟气扩散与流动摄像系统模块设置一个六通道图像采集板,通过摄像头、摄像机实时监控着火房、走廊及天井内等腔室烟气扩散蔓延与流动规律[11,12]。
图1 半尺寸五层模型建筑楼实验系统412火灾科学 FIRE S AFETY SCIE NCE 第12卷第4期3 轰燃实验及其结果分析本次试验在五层模型楼一层走廊内进行,试验前,将与走廊相连的各房间门均关闭,只留下走廊与天井的通道门敞开。
实验时送、排烟风机均处于停止状态。
选用C 型混合燃料、点着火进行轰燃实验,混合燃料重100g ,燃料轰燃位置及实验的测点布置见图2。
燃料的点火-轰燃-轰燃后烟气蔓延过程见图3,相应的走廊A 、B 、C 断面各测点温度变化情况见图4、图5和图6,A 、C 断面压力变化结果见图7。
图2 实验受限空间烟气参数测点布置图图3 室内轰燃及其烟气的蔓延过程 如图3所示,燃料轰燃是一极快的、不稳定燃烧过程,自点燃至轰燃发生的时间在5s 之内,轰燃产生大量的烟气聚集在走廊顶部,具有明显的层状效应。
在通风口敞开、燃料控制燃烧、轰燃时,在初始阶段,轰燃点断面A 上各测点温度自顶而下逐渐降低(图4),即顶蓬附近最高,最高温升达159.8℃,轰燃区附近温度变化较大;随着烟气向走廊出口蔓延,由于顶蓬的冷板效应,烟气层靠近顶蓬处的温度逐渐下降,而在烟气层的下部,由于烟气蔓延断面热风压及烟气层与下部空气的质量迁移作用,烟气层界面上的温度也明显降低,在烟气运移过程中,随运动距离的增大,在B 断面上(距轰燃点2.5m ),烟气层最高温度出现在离顶蓬300mm 处,温升峰值显著降低,烟气层内部的温度变化趋于缓和(图5),烟气层下部温度高于上部温度并明显高于底部空气层温度;由于热交换作用,烟气层将逐渐下沉;在C 断面上(距轰燃点5m ),烟气层内各测点的温升基本趋于一致,其最大温升值12.3℃(图6);在热风压作用512V ol.12N o.4 受限空间火灾轰燃过程的模拟实验研究下,受限空间内积聚的烟气将由敞开的通风口流入天井。
实验研究表明:轰燃是一个极其快速的燃烧过程,其产生的大量烟气在受限空间中具有明显的层状运动特征;在轰燃区附近,烟气层内的温!度变化幅度较大;随着烟气运动距离的增大,烟气层内的温度逐渐趋于一致;因此,对于建筑网络火灾,在着火房采用场模拟、而在距离相对较远的走廊及相邻房间采用区域模拟和相邻层及更远处采用网模拟是合适的。
随距轰燃点距离的增大,各断面烟气层出现最大温升的时间逐渐延长。
图4 A断面测点温度变化关系曲线图5 B断面测点温度变化关系曲线图6 C断面测点温度变化关系曲线图7 A、C断面测点压力变化关系曲线 图7分别为断面A、C距顶蓬200mm处测点压力与室外相同标高点大气压力的差压值随时间的变化关系。
测定结果表明:火灾发生前,两测点压力相同,空气处于静止状态;在火灾发展期,A测点压力增长稍快于B测点,烟气主要靠热扩散蔓延(0～3s);当轰燃发生时,在轰燃点附近的A测点压力的增长速度远大于通风口处C测点的增长速度(3～12s),形成了轰燃烟气快速向通风口空间的运动(3～12s);在火灾完全发展期,两测点压力增长趋于一致,火灾烟气在受限空间弥漫(12～18s);在火灾衰弱期,两测点的压力同步下降,并有可能达到负压状态(19～30s,与火灾规模相关);当火灾完全熄灭后,由于热交换和风口附近的质交换,火灾空间压力又将逐渐回升(30～70s),通风口区压力高于原轰燃处压力,形成火灾烟气在受限空间的弥漫、下沉,最终火灾空间的压力将高于外界环境压力,形成火灾烟气向天井中缓慢扩散。
70s后启动底层正压排烟风机,各测点压力快速增长,最终A点压力高于C测点压力,实现火灾空间烟气排放。
在通风口敞开、燃料控制燃烧轰燃时,在燃料轰燃发生后至火完全熄灭前,燃烧区附近存在一个低负压区,存在明显的空气卷吸作用;燃烧空间内上部612火灾科学 FIRE S AFETY SCIE NCE 第12卷第4期的压力低于下部的压力,有利于烟气在空间上部积聚形成稳定的烟气层;烟气下沉主要是上部烟气层与下部冷空气进行热交换和质量迁移而致。
对密闭空间通风控制火灾,在火灾衰减阶段,此时若打开通风口,造成大量新鲜空气补入,可能产生受限空间火灾回燃、轰燃的发生,这是在消防救灾中应注意的问题。
有关送排烟方式、风速对烟气层下沉及烟气运动的影响将另文详细讨论。
4 主要结论1)研究了一种燃料和氧化剂的混合燃料,该燃料的点火燃烧能较好重现受限空间轰燃过程。
通过调整不同组分比例,可达到控制轰燃温度、产生大量的烟气,能较好地研究受限空间烟气的运动过程。
采用混合燃料的轰燃实验研究受限空间轰燃和烟气运动过程是完全可行的。
2)受限空间烟气参数的测量结果表明:对于建筑网络火灾,在着火房采用场模拟、而在距离相对较远的走廊及相邻房间采用区域模拟和相邻层及更远处采用网模拟是合适的。
3)在通风口敞开、燃料控制燃烧轰燃时,在燃料轰燃发生后至火完全熄灭前,燃烧区附近存在一个低负压区,存在明显的空气卷吸作用;燃烧空间内上部的压力低于下部的压力,有利于烟气在空间上部积聚形成稳定的烟气层;对密闭空间通风控制火灾,在火灾衰减阶段,此时若打开通风口,造成大量新鲜空气补入,可能产生受限空间火灾回燃、轰燃的发生。