环境风对高层建筑火灾的影响(对中性层的影响)

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第七节 火灾在建筑物内的蔓延

第七节 火灾在建筑物内的蔓延

压和烟囱效应对火
到走廊,进入其他敞开屋门的房间,或呈水平方向漫流。 灾蔓延的作用
此时,烟气的流动方向和速度在很大程度上受外界风力的 影响。如图4-31所示。
三、烟在建筑物内
的流动规律*
四、火焰通过外墙
窗口向上层的蔓延
图4-31 烟在单层建筑物内蔓延的示意图
烟在多层建筑物内流动要受到两侧敞开楼梯间气流的 影响。如图4-32所示,楼梯间的对流通风将加速烟气的蔓
若起火房间面积为A,室内高度为H,烟层与地面的距 建筑物内的蔓延
离为Z,则烟气层的下降速度可表示为:
一、火灾在建筑物
dZ
式中,ρs为烟密度。
/
dt
蔓延的形式和途径
(二) 烟在建筑物内的流动和扩散
二、热烟气、火风
烟在单层或多层建筑物内蔓延时,首先冲上屋顶,逐 渐充满门窗以上的空间。然后越过门窗过梁或屋架梁,流
到1000oC,由查理定律可知,在体积不变时,气体的压力 的流动规律 与热力学温度成正比,计算可知室内气体将产生约为 4.57atm的压力。这个压力会对房间四壁、楼板及吊顶等产 四、火焰通过外墙
生很大的作用力,甚至使屋顶上移或使墙体产生裂缝。 窗口向上层的蔓延
火风压对火灾蔓延的作用主要表现在使起火房间内部 压力升高,加快热烟气的蔓延速度。
内蔓延的形式和途径
室内发生火灾后,产生的火风压可能使屋顶发生位移,二、热烟气、火风 或在墙体上产生裂缝。在实际灭火过程中,总会出现水枪 手很难推开起火房间门的情况,这就是由于火风压产生的 压和烟囱效应对火
压力将房门顶上的缘故。火风压的大小与火灾温度和室内 灾蔓延的作用*
通风条件有关。假定起火前室内温度为27oC,起火后上升 三、烟在建筑物内

火灾风险评估中的环境因素

火灾风险评估中的环境因素

火灾风险评估中的环境因素火灾风险评估是一项重要的工作,可以帮助我们识别和评估建筑物或场所发生火灾的潜在风险,并采取相应的措施来减少火灾的发生。

在进行火灾风险评估时,环境因素是一个关键的考虑因素。

本文将就环境因素对火灾风险评估的影响进行讨论。

一、气候条件气候条件是环境因素中最直接影响火灾风险的因素之一。

气候包括温度、湿度、降水量等要素。

高温和低湿度的气候条件会导致物体易燃性的增加,从而增加火灾的发生概率。

例如,在干燥的夏季,林火的风险就会大大增加。

此外,降水量的多少也会影响火灾的爆发和蔓延。

在降水少的地区,火灾发生后,由于缺少水源供应,火势可能更加恶劣。

二、建筑与设施建筑物和设施的结构、材料和设备状态,也是火灾风险评估中需要考虑的环境因素。

如果建筑物的结构不牢固、使用了易燃材料或者存在未修复的损坏,那么一旦发生火灾,将很容易导致火势蔓延和建筑物的倒塌,增加人员伤亡的风险。

此外,设施的安装和维护情况也会对火灾的发生和蔓延产生重要影响。

例如,火灾报警系统、灭火器、消防栓等设备的齐全和工作状态,能够有效提高火灾的控制和扑救能力。

三、周围环境火灾风险评估还需要考虑周围环境因素。

周围环境包括周边建筑物的使用和性质,如工厂、化工厂、加油站等易燃易爆场所的存在,可能会导致火灾发生和蔓延的风险增加。

此外,周围环境还包括交通道路、清洁度等因素。

例如,如果周围的交通道路狭窄拥挤,消防车辆难以进入,将会严重影响火灾扑救的效果。

另外,周围地区的垃圾清洁度也是需要考虑的因素,垃圾堆积可能成为火势蔓延的燃料。

四、人员行为和管理除了自然因素和建筑环境外,人员的行为和管理也是火灾风险评估中至关重要的因素之一。

人员的意识和安全教育培训程度,直接决定了他们在火灾发生时的反应和逃生能力。

例如,经过培训的员工,能够迅速正确地启动报警系统、使用灭火器、组织疏散等,有助于火灾扑救和人员安全。

此外,消防设施的使用和维护也需要人员的管理和操作。

风力影响下高层建筑的稳定性分析

风力影响下高层建筑的稳定性分析

风力影响下高层建筑的稳定性分析在现代城市的天际线中,高层建筑如林立的巨人般拔地而起,它们不仅是城市繁荣的象征,也是人类工程技术的伟大成就。

然而,这些高耸入云的建筑在面对自然力量时,尤其是风力的作用,其稳定性面临着严峻的考验。

风力对于高层建筑的影响是多方面的。

首先,风会在建筑物表面产生压力和吸力。

当风迎面吹向建筑物时,会产生正压力;而当风绕过建筑物时,会在建筑物的背面和侧面产生负压力,也就是吸力。

这种压力和吸力的分布不均匀,会导致建筑物受到扭曲和弯曲的力。

高层建筑的形状和结构特征对其在风力作用下的稳定性起着关键作用。

常见的高层建筑形状有方形、圆形、矩形等。

方形建筑在风的作用下,角落处容易产生较强的气流分离和漩涡,从而导致较大的风荷载。

圆形建筑则相对较为流畅,风的绕流较为均匀,风荷载相对较小。

而矩形建筑的长宽比不同,其风荷载的分布也会有所差异。

此外,高层建筑的高度也是影响风力稳定性的重要因素。

随着高度的增加,风速也会随之增大。

根据气象学的规律,通常在近地面,风速较低,但在几百米甚至更高的高空,风速可能会大幅增加。

这意味着高层建筑顶部所受到的风力要比底部大得多。

而且,由于高度的增加,建筑物的振动幅度也会相应增大,这对结构的强度和刚度提出了更高的要求。

为了评估风力对高层建筑稳定性的影响,工程师们采用了多种方法和技术。

风洞试验是其中一种重要的手段。

在风洞中,可以模拟不同风速和风向条件下建筑物周围的气流情况,通过测量建筑物表面的压力分布和气流速度,来计算风荷载。

数值模拟也是常用的方法之一,借助计算机软件对风与建筑物的相互作用进行模拟分析。

在设计高层建筑时,为了提高其在风力作用下的稳定性,通常会采取一系列的结构措施。

增加结构的刚度是常见的方法之一,例如采用更粗壮的柱子、更厚实的墙体或者加强核心筒的设计。

合理的结构布局也非常重要,通过优化柱子和梁的布置,使力量能够均匀地分布在整个结构中。

另外,使用新型的建筑材料也有助于增强高层建筑的抗风能力。

浅谈风对建筑的破坏作用

浅谈风对建筑的破坏作用

浅谈风对建筑的破坏作用近年来,随着经济的发展,人们对建筑物的各方面提出了更高的要求。

其中风对建筑的影响是不可忽略,尤其在大型建筑,如桥梁等大跨度结构。

也由此建立了结构抗风的研究.风对构筑物的作用从自然风所包含的成分看包括平均风作用和脉动风作用,从结构的响应来看包括静态响应和风致振动响应。

平均风既可引起结构的静态响应,又可引起结构的横风向振动响应。

脉动风引起的响应则包括了结构的准静态响应、顺风向和横风向的随机振动响应。

当这些响应的综合结果超过了结构的承受能力时,结构将发生破坏。

本文从高层建筑和桥梁两方面简单介绍风对建筑的破坏作用。

一风对高层建筑的影响风荷载是衡控制高层建筑结构刚度和强度的重要荷载之一.由于高层建筑广泛使用全钢架结构和大面积玻璃幕墙,使得结构的柔性增加,阻尼变小,结构的自振周期与长的风速周期较远.所以风对高层建筑的影响很大。

在建筑物的迎风面产生压力(气体流动产生的阻力) , 包括静压力和动压力;在横风向产生横风向干扰力 ( 气体流动产生的升力 ); 空气流经建筑物后产生的涡流干扰力 (包括背风向的吸力) .这些风荷载随着风的速度、风的方向、风本身的结构及作用的建筑物的体型、面积、高度、作用的位置和时间不停地变化, 而建筑物在风荷载作用下产生的运动反过来又会影响风场的分布状况, 这种相互作用使风荷载更加复杂。

一般来说, 风对建筑物的作用有以下特点: ( 1) 风对建筑物的作用力包含静力部分和动力部分, 且分布不均匀, 随作用的位置不同而变化; ( 2) 风对建筑物的作用与建筑物的几何外形有直接关系, 主要指建筑物的体型和截面的几何外形;( 3) 风对建筑物的作用受建筑物周围的环境影响较大。

周围环境的不同会对风场的分布影响很大; ( 4)与地震相比较, 风力作用持续时间较长,有时甚至几个小时, 同时作用也频繁。

对于建筑结构来说, 其风效应包括: 结构的平均风静力反应、脉动风振反应、旋涡干扰风振反应及结构的自激振动反应。

建筑知识:建筑中风力贡献及其对建筑的影响

建筑知识:建筑中风力贡献及其对建筑的影响

建筑知识:建筑中风力贡献及其对建筑的影响随着社会的发展,建筑也在不断地进步和更新,为人们的生活环境提供了各种便利和保障。

在建筑中,风力作为一种重要的自然力量,对于保证建筑的舒适性和安全性很有作用。

本文将介绍风力在建筑中的贡献以及对建筑的影响。

一、风力在建筑中的贡献1.自然通风和降温风能促进建筑物的通风和降温,有效地实现了室内空气质量的提升和温度的调节。

尤其在夏季高温季节,风能对于降低室内温度和提高人们舒适度起到了重要作用。

因此,在建筑物的设计过程中,需要考虑风的方向和速度等因素,以便最大程度地利用风力、促进自然通风和降温。

2.节能环保风能可以在很大程度上减少建筑的能耗,实现节能环保。

根据实际情况,风力可以让建筑物的室内空气保持新鲜,减少人们对空调的依赖度。

这可以降低能耗,减少室内的二氧化碳排放量以及空气中的污染物质。

而且,通过自然通风的方式,可以在不耗费电力的情况下获得良好的室内空气质量。

3.线性制动器在建筑物的桥梁和塔高等建筑工程中,风能也有很大的贡献,可以作为一种线性制动器,为建筑面临风力的压力提供紧急支持保障。

此外,还可以驱动机械和发电机,从而发挥效益。

二、风力对建筑的影响1.引起建筑物摆动由于风力是建筑最容易受到的天然因素,部分大型建筑物会因为风的作用而发生摆动,从而会对建筑物的结构稳定性造成影响。

因此,对于大型建筑物的设计和施工,需要对建筑物进行科学的防护和控制,以保证其结构的稳定,有效避免震动对建筑物的损坏。

2.建筑物的形状和布局需要考虑风力因素考虑风的因素在很大程度上影响了建筑物的形状和整体布局。

例如,某些地区的建筑物采用了微弱风扇的设计,这种风扇可以利用风的力量増强气流,并且能够增大风力的速度,从而实现优质通风罩效果。

另外,在设计建筑物的时候,需要考虑在风的方向上建造高层建筑,从而最大化地利用风力,减少建筑物对风的阻力。

而在防风和切断风力的产品方面,很多的建筑材料和建筑产品都是从这方面考虑的,如窗户、风挡、隔声等。

高层建筑火灾特性及危害

高层建筑火灾特性及危害

高层建造火灾特性及危害高层建造火灾特性及危害1. 火灾特性1.1. 快速传播:高层建造火灾由于扩散通道多,火势容易迅速蔓延。

1.2. 大量燃烧物:高层建造内部燃烧物品较多,容易引起大规模火灾。

1.3. 漫延难防:高层建造火灾防控难点,由于高层建造高度巨大,救援难度大,灭火设备难以达到。

1.4. 煤气积聚:高层建造内的煤气积聚量大,一旦发生泄漏或者点燃,易引起火灾。

1.5. 外部因素:高层建造火灾还容易受到外部因素如强风、地震的影响。

2. 火灾危害2.1. 人员伤亡:高层建造火灾人员密集,一旦发生火灾,逃生难点,容易造成人员伤亡。

2.2. 财产损失:高层建造火灾火势大、蔓延快,容易造成巨大财产损失。

2.3. 社会影响:高层建造火灾引起的恐慌和混乱会对社会造成一定影响,导致交通拥堵、道路封闭等问题。

2.4. 环境破坏:高层建造火灾会释放出大量有害气体和污染物,对周围环境造成严重破坏。

2.5. 经济损失:高层建造火灾造成的巨大经济损失包括建筑物的重建、财产损失和人员伤亡的医疗费用等。

3. 火灾防控措施3.1. 建造设计防火规范:高层建造的结构设计应符合国家防火规范,包括防火隔离、通风系统、防火门窗等设施的设置。

3.2. 消防设施及设备:安装火灾自动报警系统、可燃气体泄漏报警系统和自动喷水灭火系统等消防设施及设备。

3.3. 疏散通道与应急照明:设置足够数量的疏散通道,并配备应急照明设施,提供可靠的疏散途径。

3.4. 人员培训与演练:对高层建造内的人员进行消防知识培训和火灾应急演练。

3.5. 定期检查和维护:定期检查和维护高层建造内的消防设施和设备,确保其正常运行。

4. 附件:附件1:高层建造火灾防控预案模板附件2:高层建造火灾事故案例分析5. 法律名词及注释:5.1. 建造法:建造行业相关法律法规,包括建造工程建设管理条例等。

5.2. 消防法:消防行业相关法律法规,包括消防设施管理条例等。

5.3. 人身安全:指在火灾事故中保障人员的生命安全。

高层建筑使用期的环境影响和防治措施

高层建筑使用期的环境影响和防治措施

高层建筑使用期的环境影响和防治措施摘要:随着我国经济的发展使得城市土地寸土如金,高层建筑使用过程中的环境问题日益突出,如果防治措施不当,会对环境造成一定危害。

本文对高层建筑使用过程中产生的环境影响进行分析并对防治措施进行了探讨。

关键词:高层建筑环境影响防治措施随着我国经济的发展和社会的进步,城市化发展迅速,城市人口迅速增长。

由于城市土地昂贵,建筑向高空发展比购买更多的土地更为经济,因此客观上促成了高层建筑的大量涌现及在局部区域的高度集中,但同时,其使用对环境的破坏和污染也在逐步加剧,因此,分析高层建筑使用中的主要环境问题并采取必要的防治措施,势在必行。

一、高层建筑使用过程中的主要环境影响1.造成地面沉降。

高层建筑的一个重要负面影响,就是加剧了地面沉降的速度。

尽管研究表明,地面沉降仅仅占到整个沉降原因的30 %,但这决不是一个简单的无足轻重的数字。

随着经济发展,地面沉降现象日益加剧,许多沿海城市出现标高地带(低于当地平均海平面地带),直接或者间接地影响着居民的生存环境和生命财产的安全。

世界上有50 多个国家和地区出现了不同程度的地面沉降现象,除墨西哥、威尼斯外,美国的长滩市和休斯顿,意大利的波河三角洲,英国的伦敦,德国北部沿海地区,俄罗斯的莫斯科,越南的河内,印尼的雅加达,日本的东京、大阪也都出现了不同程度的地面沉降。

据不完全统计,我国有50 多个城市和地区出现地面沉降现象,总面积达5万多平方千米。

2.对光环境的影响。

玻璃幕墙的反射。

有些高层建筑为追求自身的经济,造型等效果,采用了较大面积的反射幕墙,这些反射幕墙的反光义对周边环境造成不同程度的光污染。

尤其是在夏天,幕墙的光污染就更严重。

这些反射幕墙不仅干扰周围居民的生活,而且影响道路行驶与安全。

反射幕墙对阳光的高反射和对周边街景的反映,造成对汽车驾驶员视觉的干扰,增大了交通事故发生的可能性,这些都是不可忽略的。

3.增强城市热岛效应。

高层建筑高耸于空中,大多无遮挡,白天日照时间长,辐射热量大,不同高度和不同方位的房间内温度各不相同,时刻在敏感地变化着,造成空调负荷变化剧烈,冷暖气的调节比较困难。

火灾与气象条件天气变化如何影响火势

火灾与气象条件天气变化如何影响火势

火灾与气象条件天气变化如何影响火势火灾是一种严重的灾害,它对环境、人类和动物都造成了巨大的损失。

而气象条件和天气变化往往会对火势产生重要影响。

本文将探讨火灾和气象条件之间的关系,以及天气变化对火势的影响。

一、火灾与气象条件火灾发生时的气象条件是影响火势的重要因素之一。

气象条件包括温度、相对湿度、风速和降水等,它们相互作用会对火灾发展产生重要影响。

1. 温度:高温是火灾发生和蔓延的重要条件之一。

高温会引发干燥,使植被易燃,同时也加剧火势的蔓延速度。

2. 相对湿度:相对湿度是指空气中含有的水蒸气的百分比。

低相对湿度会导致植被和土壤过于干燥,增加火势蔓延的风险。

3. 风速:风速对火势的影响非常重要。

强风会使火势迅速蔓延,同时也会推动烟雾和灰尘扩散,增加火灾的危险。

4. 降水:降水是控制火灾的重要手段之一。

降水可以降低植被和土壤的干燥程度,减少火势的传播。

同时,降水也可以扑灭起火点和减少火源。

二、天气变化对火势的影响天气的变化对火势有着重要的影响。

下面将分析几种常见的天气变化对火势的影响。

1. 干燥天气:干燥的天气条件会加剧火势的蔓延速度。

在干燥的天气下,植被和土壤的含水量降低,易燃物增多,从而增加火势的危险性。

2. 高温天气:高温会导致自然环境更加干燥,加剧了火势的传播速度。

此外,高温还可以引发火源,进一步增加火灾发生的可能性。

3. 强风天气:强风会使火势蔓延更加迅速。

强风不仅会推动火势,还会吹散火星和火雾,使火势更加难以控制。

4. 降水天气:适量的降水可以减缓火势的蔓延速度,并有可能扑灭火灾。

然而,过多的降水也可能使火灾变得更加严重,因为大量的水可以导致泥石流和洪水的发生。

三、如何应对火灾和气象条件的变化面对火灾和气象条件的变化,我们应该采取相应的措施来减少火灾的危害。

1. 提高火灾预警能力:加强气象监测和预警系统,及时提醒人们火灾的发生和发展趋势,以便采取相应的应急措施。

2. 防止火灾的发生:加强对火灾隐患的排查和整治工作,注重宣传火灾的预防知识,减少火灾的发生。

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1.引言现在东亚已然拥有了很多摩天大楼。

而最近不断增加的高层建筑火灾事故的报道已经引起了许多建筑使用者的关注,同时也让他们开始对高层建筑的火灾危险性产生忧虑。

高层建筑周围强烈的环境风会影响到火灾的发展和烟气的蔓延。

一系列实验的结果已经证明高层建筑周围的环境风对于空间火灾拥有两种不同的影响:一种是通过风的作用给予火焰更多更充足的氧气从而加重火灾的剧烈程度,另一种则由于风的作用造成燃烧热量的散失以及可燃气体浓度的稀释。

环境风的风压也影响了外部火焰的发展(火羽从隔间区域的窗口喷出)。

我们都知道这样一个经验公式模式的变化:风的速度从建筑底部开始随着建筑高度的提升而从零开始上升。

在像香港这种大都市的城区,海平线以上32米的平均风速大概是3~8m/s,而其最大风速往往能达到40 m/s。

在高层建筑的顶部,风速则更高。

如果风速在5~20 m/s左右,风压对于建筑的压迫作用将达到15~240Pa。

另一方面,由火灾引起的压强通过一间隔间的变化大概在5~15Pa左右,即大约只有10Pa。

鉴于风产生的作用远大于火本身,因此可以认为是风在此间起到了主导作用。

高层建筑问题中强烈的环境风能够极大的影响火势和延期的蔓延发展(比如说常规的机械排烟在这种情况下就无法比较有效的达到其工作目的)。

对于火灾在强烈环境风影响下的发展现象的研究是高层建筑防火安全设计中必不可少的。

在许多国家和地区的消防安全守则或建筑条例中,环境风对于高层建筑火灾的严重影响并未被完全考虑进去。

例如在台湾,无论是建筑条例还是消防安全规范中都未将环境风对高层建筑火灾的影响纳入考虑范畴。

在香港的建筑条例中,环境风的影响被考虑进了高层建筑避难层的设计之中,这样有利于阻止烟气在避难层的聚集。

一些实验性的和数据上的研究已经考虑过了由风致交叉自然通风保证的烟气在避难层聚集的潜在危险性。

然而环境风对于烟气在着火房间内扩散的推动和抑制作用并未被考虑,因此我们需要对环境风作用于高层建筑火灾的影响进行更多更深入的研究从而完善现行的建筑条例。

最近Yang等已经将环境风作用下的防排烟系统从工作效率上进行了改进,与此同时,他还对台湾建筑条例关于高层建筑防排烟系统方面的内容提出了不少改进的建议。

Chow 和Li已经完成了环境风对于静态防排烟系统(假设以天花板高度为标准)工作效率影响的研究并且修正了用于计算烟气排出率及需要排烟空间大小关系的最关键的公式。

但是对于提升高层建筑火灾安全性,我们还需要对应对不同火灾情况下的防排烟进行更多更细致的研究。

同时,研究环境风对于高层建筑室内火灾的影响可以为火灾安全设计提供指导方案。

Proch等人已经分析过了风对限定在室内的浮烟运动的影响。

作为他们研究对象的发生火灾的室内空间是一个在两面相对的墙面上有两个开口的房间,其中迎风面的开口接近地面,而背风面的开口则接近天花板。

他们研究的这种情形可以代表有利于风对于火灾进行更大作用的情况,即风促进了烟气的上升和火焰的想上蔓延。

然而风的影响还有另外一种情况,也就是所谓的逆风情况。

在逆风情况下,应风口在高出而背风口在低处,因此风的作用相对于前一种情况来看可以说是恰好相反的。

在通风领域中,建筑的通过温差和环境风达成的自然通风往往受到了多的多的关注,同时今年来发现了多稳态情形(and multiple steady state behavior was found in recent years)。

这些研究往往是在假设内外温差非常小而且进入室内的净热恒定不变或者独立于空气流动之外的情况下进行的。

然而在室内火灾中,室内的温度通常都要远远大于室外温度,而且火灾的热释放率必定会受到空气流通的影响。

因此显而易见的,许多关于环境风对于室内火灾发展影响的基本的问题需要进行更细致的探讨。

本篇论文涉及到了这方面问题中的一部分并且尝试对室内火灾在逆风作用情况下的发展进行研究。

2.对烟气运动的理论考量在高层建筑火灾中,地点、空间开口数量以及环境风风向支配着室内烟气的运动。

下面将仅考虑图1中逆风作用影响下的情形。

图1所示的室内空间在左墙靠近天花板以及其相对的右墙靠近地板平面的高度各有一个开口。

假定环境风的风向从左水平向右。

如果室内外没有温差的话空气将从高点开口流入并且从低点开口流出,即对于室内来说空气的流动是整体向下的。

众所周知,如果在此室内发生火灾的话,浮力将促使烟气和空气向上运动。

因此环境风对于火灾热产生的浮力发生了逆作用。

简单地说,就是可以假定室内各点温度相同并且各个开口的高度(每个开口从其顶端到底端的距离)很小以至于可以忽略不计。

在图1中,用Z代表纵坐标,它的起点(Z=0)定于低点开口高度的中点高度。

设大气压强为P并且室内Z=0高度的压强为P。

根据△P = P-P图1中不同点的压强可以表示如下:高点开口附近的室外压强:(125%截图)(1)室内压强:(2)低点开口附近的室外压强:(3)其中V代表环境风速,h代表两个开口之间的垂直距离。

XXX和XXX分别代表室内外空气密度。

XXX和XXX 分别代表在高点和低点的压强系数(取值和)。

两个开口的压差和通过各个开口的空气的质量流量可以表示如下:通过高点开口:(4)(5)通过低点开口:(6)(7)其中m代表质量流量,A 代表开口面积,C 代表流量系数(根据开口形式的不同取值在—之间)。

注意在推到的过程中用到了。

在通风控制型火灾中,可燃物的质量燃烧速率m f 是室内所有可燃物以及燃烧发散掉的m ev 的总和:m f =m fb +m ev 。

可燃物的燃烧速率m fb 与流入的空气质量流量是成比例的m fb=S m T 。

其中S 代表空气中燃烧质量的化学计量比,对于乙醇S ≈,PMMA ≈,甲醇≈,木材≈.根据r=m m Tf ,得出r ≥S ,那么后文出现的r 的取值范围可以是r ≥ 。

在假定的准稳态情况下,空气的量是不足的。

(8)假设两个开口完全相同,将式(5)和式(7)代入式(8)可得:(9)根据(10)那么(11)如果图1中烟气的运动趋势是向上并且假设整个房间内的温度处处相等的话,那么用(4)-(11)可以得到:(12)上式中r=m m B f新鲜空气进入上述两个火灾场景的质量流量可以概括为:(13)其中m in 代表新鲜空气流入的质量流量,r=m m in f 。

很明显可以看出Q 决定了烟气的运动。

如果Q ﹥0,烟气流动趋势在图1中向下;如果Q ﹤0,则向上。

因此Q=0时是室内同室外无气体交换的临界状态。

那么这个临街环境风速如下:(14)在实际情况中,烟气往往是向上运动的,即Q ﹤0。

因此可以说风速应该是小于V cr 的。

根据估算,V cr =h (T a =300K ,T g =900K ,C C l p w p ,,-=1)。

如果h 取3m ,V cr =s 。

也就是说只有环境风速小于s 的时候,室内烟气的运动就是向上的。

一旦刮过高层建筑的环境风的风速高于这个临界值,一些基于常规火灾安全守则的测量数值就很有可能无法适应实际的情况了。

式(14)可以被变换为一个无量纲的形式:其中弗劳德数F r =gh V 。

临界的弗劳德数大约在左右。

3.对烟气温度的理论考量火灾烟气的温度主要取决于火灾能量、空气流量以及室内的热量散失。

假设XX (envelope )与室内烟气温度相一致,那么根据室内的能量平衡可得:(15)其中M 是总热质量(total thermal mass )(包括空气),C p 是总热质量的具体热量。

A h w w ,热对流系数和墙面面积。

在通风控制型火灾条件下,H m a in E ∆= ,其中H a ∆是每单位质量的空气完全耗尽所释放的热量(约为3000 kj/kg ,此数值基本上与可燃物种类无关)那么式(15)可以变换如下:(16)结合式(13)来看,式(16)可改写为以下形式:(17)其中,无量纲参数如下:,,为了很好的分析式(17),首先必须确定参数的范围。

另外两个参数可以大致估算如下:式(17)最简单的情形就是当墙壁是隔热的情况,即β=0。

这种情况下,根据式(17)可得(18)很明显的只有当θ<σ,dθ/d是非负的,因此内部气体温度是呈上升状态的。

当θ>σ时,dθ/d是负值,内部气体温度上升至σ。

所以θ=σ是室内气温最终会达到的一个稳态数值。

在向此数值趋近的时候,风的作用(无量纲量)Γ如在图2中显示的一样起着调节作用。

在Γ=θ/θ+1的时候达到表示烟气的运动趋势开始变化的尖端点。

根据经验在一些情景中造成烟气温度上升的因素非常复杂。

当Γ=0的时候,温度上升率最先上升,然后逐步下降直到θ=0处下降到0.当Γ≥1时,温度上升率全程下降。

当0<Γ<1时,温度上升率曲线先在Γ=θ/θ+1处降至0,然后开始上升,并最终于θ=σ再次降为0。

以上表明了环境风对于烟气温度的上升有非常巨大的影响。

这里必须指出的是所提到的的温度θ在实际火灾中是很少会超过(对应的烟气温度在1300K左右)的,并且θ一般都不会超过σ。

因此在实际中我们应该将通过房间墙壁散失出去的热量纳入考虑范围。

如果墙壁不是隔热的,那么由图2可以根据式(17)和式(18)推算出dθ/d~θ的尖端点很有可能会到0线以下。

图3对于不同取值的β给出了两种不同的显示结果。

可以看出在Γ的取值处于一些特定范围内的时候曲线尖端点会穿过0线到达0线以下(图4)。

曲线分别在A,B,C有三个0点,在D有一个尖端点,而在E处有一个轻微的屈服点。

通过更多的研究我们会发现A和C是两个定量而B是个非定量,这表明了最终烟气温度可能是A或者C。

在以上讨论的曲线情景下,可以通过研究确定式(17)中的几个定量。

式(17)中的定量取值如下:(19)上式可以简化为:(20)根据上式,Γ值与β值得不同在图5中用曲线的形式表示了出来。

很明显可以看出来无量纲量β不会改变曲线的整体轮廓,但是会对曲线的变化幅度产生一定影响。

当Γ的取值处于红色弧形范围以内的时候会有三个定量,两个在红色弧线上,另一个在黑色曲线上。

在红色弧形范围以外只有一个位于黑色曲线上的定量。

因此Γ的取值范围中有一个将两种情景分开的临界值。

这个临界值的取值如下:在图5中,这个临界值取到了红色弧线的最右边点。

由于式(21)找不到一个清晰的解出方式,因此我们可以通过观察曲线的趋近情况来得出结果。

例如,Γ在图5中的临界区直分别在和左右,回顾上面用过的式子:由上面式子可以知道临界值Γ与弗劳德数的关系,现表示如下:(22)其中弗劳德数的两个取值分别为和.由此,环境风速也会存在临界值。

现在我们得到两个风速的临界值(或者说是两个弗劳德数的取值),一个确定烟气运动的方向,另一个是烟气温度方程式的一个定量。

从动态角度来看,图5可以给我们提供更多的信息。

我们先讨论图5b部分。

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