第三章烟气的性质与流动
中级消防设施操作员第三章(燃烧和火灾的基本知识)
第三章燃烧和火灾基本知识第一节燃烧基础知识1.燃烧的定义和本质。
2.燃烧的不同类型及相关作用原理。
3.燃烧产物的定义、类型及危害。
知识点1:什么是燃烧燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和(或)发烟现象。
燃烧可分为有焰燃烧和无焰燃烧。
通常看到的明火都是有焰燃烧;有些固体发生表面燃烧时，有发光、发热的现象，但是没有火焰产生，这种燃烧方式则是无焰燃烧。
知识点2:如何判断物质是否发生了燃烧反应物质是否发生了燃烧反应，可根据发生化学反应、放出热量、发出光亮这3个特征来判断。
知识点3:燃烧发生的条件是什么燃烧过程的发生和发展必须同时具备可燃物、助燃物、引火源3个必要条件，通常称为“燃烧三要素”。
但要导致燃烧发生，不仅需要满足三要素条件，而且需要三者达到一定量的要求，并且存在相互作用的过程。
因此，燃烧的充分条件可以进步表述为:具备足够数量或浓度的可燃物，具备足够数量或浓度的助燃物，具备足够能量的引火源。
知识点4:什么是可燃物凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧化学反应的物质称为可燃物，简单来说，可燃物就是可以燃烧的物品。
按化学组成不同，可燃物可分为有机可燃物和无机可燃物:按物理状态不同，可燃物可以分为固体可燃物、气体可燃物和液体可燃物。
知识点5:什么是助燃物助燃物也称氧化剂，是指能与可燃物质发生燃烧反应的物质，通常燃烧过程中的助燃物主要是氧。
此外，某些物质也可作为燃烧反应的助燃物，如氯、氟、氯酸钾等。
知识点6:什么是引火源引火源也称点火源，是使物质开始燃烧的外部热源(能源)，常见的引火源主要有明火、电弧、电火花、雷击、高温以及自燃引火源。
知识点7:什么是链式反应当某种可燃物受热,该可燃物的分子会发生热解作用从而产生自由基,自由基是一种高度活泼的化学形态,能与其他的自由基和分子反应，使燃烧持续进行下去，这就是燃烧的链式反应。
简单来说，燃烧的过程放出热量，使剩余可燃物达到燃点，又导致更剧烈的燃烧。
烟气流动知识点
烟气流动知识点烟气流动是指烟尘颗粒在气流中的运动和分布情况。
了解烟气流动的知识，对于工业烟气处理、环境保护等领域具有重要意义。
本文将逐步介绍烟气流动的相关知识点。
1.烟气成分分析在了解烟气流动之前，我们首先需要了解烟气的成分。
烟气通常包含氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气以及其他其他有机物等。
不同的燃烧方式和燃料类型会导致烟气成分的差异。
2.烟气流动的原理烟气流动是由气体的运动和烟尘颗粒的悬浮所组成。
烟气中的颗粒受到气流的推动而运动，同时也受到重力的作用而下沉。
颗粒运动的方式包括沉降、扩散、对流等。
3.烟气流动的影响因素烟气流动受到多种因素的影响，包括气流速度、温度、湿度、烟气中的颗粒浓度等。
气流速度和温度的增加会促进颗粒的悬浮和运动，而湿度的增加会影响颗粒的沉降速度。
此外，颗粒浓度的增加也会影响烟气流动的分布。
4.烟气流动的模拟与计算为了更好地理解和预测烟气流动的行为，科学家和工程师利用数值模拟方法进行研究。
这些方法基于流体力学和传热学的原理，通过计算机模拟烟气流动的过程和分布。
这些模拟结果可以为工业烟气处理和环境保护提供重要的参考。
5.烟气流动的应用烟气流动的知识在工业烟气处理和环境保护中具有广泛的应用。
例如，在燃煤电厂中，了解烟气流动的行为可以帮助优化烟气脱硫和除尘设备的设计和操作。
在工业废气处理中，烟气流动的分析可以帮助选择合适的净化设备和确定其有效运行条件。
6.烟气流动的挑战与进展虽然烟气流动的研究取得了一些进展，但仍然存在一些挑战。
例如，烟气流动中的颗粒物运动过程仍然存在一定的不确定性，需要更多的实验和模拟来加以解决。
此外，随着环境保护要求的提高，对烟气流动的研究和应用也面临着更高的要求和挑战。
总结：烟气流动是工业烟气处理和环境保护领域的重要研究内容。
通过了解烟气的成分分析、烟气流动的原理、影响因素、模拟与计算、应用以及面临的挑战，可以更好地理解和处理烟气流动的问题。
随着科学技术的不断进步，相信烟气流动的研究将为环境保护做出更重要的贡献。
烟气流动的性质
房间总烟载荷 光学密度的最大值：
烟气的遮光性和人的能见度
材料的发烟性能测试
V Dp W1
主讲：霍然 教授
建筑火灾安全工程导论
烟气的流动
烟气的有效流通面积
并联流动：
串联流动： 混联流动：
Ae
A
i 1
n
i
n 2 Ae 1 / Ai i 1
m V f 1 f 1
C
s
C f1
C f 1 1 et
主讲：霍然 教授
m V f 1 f 1
建筑火灾安全工程导论
烟气的控制
烟气控制的基本方式
防烟分隔 非火源区的烟气稀释 1 C 稀释率： ln 0 t C 稀释时间：
1 C0 t ln a C
1/ 2
2
门厅与建筑物内部房间之间的压差
Pri Ps 0 Ae / Air
2
主讲：霍然 教授
建筑火灾安全工程导论
烟气的流动
中性面位置的计算
具有连续开缝的竖井： Hn 1 H 1 Ts / T0 1/ 3 具有上下双开口的竖井： Hn 1 H 1 Ts / T0 Ab / Aa 2
烟颗粒的产生
烟气的浓度
烟气的毒性
烟气的温度
温度与极限忍受时间的关系式
T 4.1108 /T B2 / B1
3.61
主讲：霍然 教授
建筑火灾安全工程导论
烟气的遮光性
烟气遮光性的几种表示方法
第三章烟气的性质与流动解读
z H
1.11
0.28
ln
tQ1/3H 4/3 A/ H2
t为火灾燃烧时间，A为建筑空间的横截面积，H为建筑为空 间的高度，Q为燃烧释放热速率。
烟气层高度计算
目前常用的计算烟气层的高度公式主要有：
2 . ISO的公式
国际化标准组织（ISO）提出，假定房间的下部有足够的开口，空
气能比较容易的进入室内，分2种情况讨论：
烟气产生的 原因（2）
可燃物本身的化学性质对烟气的产生具有 重要的影响 碳素材料阴燃→油污 有焰燃烧→灰分、碳颗粒
3.1烟气的产生与性质
烟气的浓度是由烟气中所包含固体颗粒或 液滴的多少及性质决定。常用测量方法：
1.将单位体积的烟气过滤，确定其中颗粒的重量 （mg/ m³）。适用于小尺寸试验 2.测量单位体积烟气中烟颗粒的数目（个/ m³)。适 用于烟浓度很小的情况 3.将烟气收集在已知容积的容器中，确定它的遮光 性，一般表示为一定的光学密度。适用于小尺寸和 中等尺寸的试验 4在烟气从燃烧室或失火房间中流出的过程中测量 它的遮光性，并在测量时间内积分，得到烟气的平 均光学密度光性。
Ae
n i1
(1
/
Ai2
1/2
)
混联流动
A3
A2
A1 Q
A4
A5
加压空间
A
该效同图理流为，通串面A4并积5e 联为 系：A4统A，A23可5e 见AA22
A3
A3
并联，组合有
因此，系统的有效流通面积为：
Ae
1
/
A12
1
/
A2 23e
A2 45e
1/2
消防技术实务-第一篇消防基础知识知识点
第一篇消防基础知识第一章燃烧基础知识1、燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和(或)发烟现象。
2、燃烧分为有焰燃烧和无焰燃烧。
3、燃烧的三个必要条件(着火三角形):可燃物、助燃物(氧化剂)和引火源(温度)。
这是无焰燃烧的必要条件。
氧气只是一种助燃剂，其它助燃剂发生的光和热也是燃烧，如金属钠在氯气中的燃烧。
4、大部分燃烧的四个必要条件(着火四面体):可燃物、助燃物(氧化剂)、引火源(温度)和链式反应自由基。
这是有焰燃烧的必要条件。
5、可燃物按其化学组成，分为无机可燃物和有机可燃物；按其状态，可分为固体可燃物、液体可燃物和气体可燃物。
6、常见的引火源有:直接引火源，明火，电弧、电火花，雷击；间接引火源，高温，自燃引火源。
7、防火方法：控制可燃物质、隔绝空气、消除点火源、设置防火间距。
灭火方法：隔离法、窒息法、冷却法、化学抑制法。
8、按燃烧发生瞬间的特点分为着火和爆炸。
着火分为点燃和自燃。
自燃分为化学自燃和热自燃。
按燃烧物形态，可分为固体燃烧、液体燃烧和气体燃烧。
9、气体燃烧所需温度仅用于氧化或分解或将气体加热到燃烧温度，分为扩散燃烧和预混燃烧。
扩散燃烧比较稳定，火焰不运动，不会发生回火现象；预混燃烧速度快，不扩散，会发生回火现象。
10、液体燃烧不是液体本身燃烧，而是液体受热蒸发出来的液体蒸汽的燃烧。
液体燃烧的方式有:闪燃、沸溢和喷溅。
11、液态烃类燃烧时产生橘色火焰和黑烟；醇类燃烧时产生蓝色火焰，几乎不产生烟。
12、含有水分、粘性较大原油、重油、沥青油等有扬沸现象(沸溢和喷溅)，发生沸溢的时间比发生喷溅的时间早。
13、固体燃烧方式有:表面燃烧、蒸发燃烧、分解燃烧、阴燃(熏烟燃烧)。
14、属于蒸发燃烧的有:樟脑、萘、松香、沥青、蜡烛、硫、磷、钾、钠等。
属于表面燃烧的有:木炭、焦炭、铁、铜等。
属于分解燃烧的有:木材、煤、合成塑料、钙塑材料等。
属于阴燃的有:大量堆积的煤、纸张、稻草、锯末等。
第三章(1)烟气的性质、流动和控制
烟气的遮光性
烟气的遮光性和人的能见度
能见度的概念：人在一定环境下能看到的最远距离， 具有一定的主观标志。
若A房si着间/A火的i0将楼压变层差小有几，较乎以多等致窗于口竖Ps被井i接烧与近破外于，界P的Asio0压，变差即大。竖，井比与值该层
楼层高度的影响。 中性面以下发生火灾，烟气一般不会进入中性面以
下楼层，而容易进入中性面以上楼层。
中性面以上由正烟囱效应产生的空气流动可限制烟 气的流动，空气从竖井流进着火层能够阻止烟气流 进竖井。
具体建筑物应当按什么值来选择材料 通风和轰燃对发烟量的影响 发烟速率和发烟势的联系
导向火焰 研究可燃固体自由燃烧 时发烟性能的装置
烟气的流动
烟气的有效流通面积 烟气流动的驱动力 中性面位置的计算 中性面以上楼层内的烟气浓度
烟气的流动
有效流通面积
某种流体在一定压差下流过系统的总的当量流通面积
烟气的遮光性
材料的发烟性能测试
拉斯巴希法：
➢ 烟收集在13m3的容器中 ➢ 引入发烟势的概念：烟气生成的最大可能性
Dp = D0 (V/W1) ➢ 考虑了可燃组份质量的影响 ➢ 根据质量损失和容器大小，可求出光学密度
房间总烟载荷
V Dp W1
烟气的遮光性
可燃固体处在烟囱结构中发出的烟很少 实验炉中产生的烟较多 一些问题
烟气的流动
烟囱效应
中性面
着火层 中性面
着火层
着火层
(a)
第三章建筑防火排烟.ppt
图3-2 防火防烟分区
图3-3 楼层防火分区实例 a）旅馆 b）办公大楼
§3.2 火灾烟气的控制措施 二、加压送风防烟
1．加压送风防烟的定义及适用场合
定义：就是用风机把一定量的室外空气送入房间或通道内，使 室内保持一定压力或在门洞处造成一定流速，以避免烟气侵 入。
适用场合：主要用于不符合自然排烟条件的防烟楼梯间及其前 室、消防电梯前室及合用前室的防烟。另外在高层建筑的避 难层也需设置机械加压送风。
电讯号开启，也可用动（或远距离缆绳）开启；输出电讯号联动排烟机，用于排 烟房间的顶棚和墙壁上，可设280℃温度熔断器重新关闭装置
靠烟感器控制动作，电讯号开启，也可缆绳手动开启，用于自然排烟处的外墙上
划分防火分区，用于不能设置防火墙处，水幕保护 划分防烟区域，手动或自动控制
展，且一旦发生火灾后会对下风向的其他建筑造成威胁。 （4）高层建筑往往功能繁多，设备装饰、陈设多，存在大量火
源和可燃物，其中很多材料燃烧会产生大量有毒气体。 （5）高层建筑中有大量的公共厅堂，人员密度大，一旦发生火
警，就会引起恐慌，可能造成大量伤亡。
§3.1 火灾烟气及其流动规律
一、火灾烟气的成分和危害
1．烟气的成分 火灾烟气是指火灾时各种物质在热分解和燃烧的作用下
生成的产物与剩余空气的混合物，是悬浮的固态粒子、液态 粒子和气体的混合物。 2、烟气的危害
烟气的性质、流动和控制
烟气的产生与性质
在烟气中取一微元体dV，截面积为dS ， 长度为dl，烟粒子总数为dN，烟粒子的 平均直径为d，平均密度为ρ。
每个烟粒子的质量为 d 3
6
则
dN d 3
s
6 dV
（mg/m3）
dl
∷ ∷∷
∷∷ ∷
dS ∷
dN∷∷
∷∷
其中 ns
dN dV
所以
s
ns
6
d3
（mg/m3）
结论1：μs与ns成线性关系
Arapahoe试验 Steiner隧道法
辐射板试验 OSU量热计
ISO烟箱
场合类型 FOS ROS FG FOD ROD ROD ROS
参考 ASTM, 1977 ASTM, 1979 ASTM, 1982 ASTM, 1981(a) ASTM, 1981(b) ASTM, 1980(b)
ISO, 1980
Vα=8
• 巴切尔、帕乃尔
0.4 0.5
0.7
1
1.5 2
– 自发光标志可见度 比反光标志的大2.5倍
减光系数 Kc (1/m)
发光标志的能见度与减光系数的关系
烟气的遮光性
刺激性气体对能见度的影响
– 刺激性气体对眼睛构成危害，人无法睁眼
– 在刺激性气体中能见度和减光系数间的关系不适用
30
20
能 见 度 10 V(m)
– 存在并联流动、串联流动、混联流动
有效流通面积的计算
– 并联流动：每个出口的压差P都相同，总流量QT 为
各出口流量之和
A
QT = Q1+Q2+Q3
Q = CA (2P/)1/2
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I I0
减光系数：Kc ln(I / I0 ) / L
3.2烟气的遮光性
3.2烟气的遮光性
烟气的发烟能力测试
NBS标准烟箱使用方法：将一块 75cm² 的试验材料放在燃烧室中， 其竖直上方是一个功率固定为 2.5w/cm² 的热源，其下方是由6个 小火焰组成的有焰燃烧阵，这种方 法规定，测量结果表示为在本装置 内的试验光学密度的最大值。 即：
烟气羽流的卷吸速率的理想模型：morton,taylor等 提出的羽流模型
基本假设： (1).火源为点源，释放的能量均出自该点源，且此能量全部留存于 火羽流之中，忽略火焰对外界的辐射热损失。 (2).整个羽流之内的密度变化很小。 （3）.速度、温度和力有着类似的分布形式，并进一步假定速度和温 度在羽流横截面上呈高帽状分布，即均为常数。
正烟囱效应和逆烟囱效应时的气体流动
在正烟囱效应的情况下，低于中性面火源产 若中性面以上的楼层发生火灾，由正烟囱 若着火层的燃烧强烈，热烟气的浮力克服 生的烟气将与建筑物内的空气一起流入竖井， 效应产生的空气流动可限制烟气的流动， 建筑物中正烟囱效应引起的烟气流动 了竖井内的烟囱效应，则烟气仍可进入竖 并沿竖井上升，一旦上升到中性面以上，烟 空气从竖井中流进着火层能够阻止烟气流 井继而流入上部楼层。如图（c)所示。 气便可由竖井流出来，进入建筑物的上部楼 进竖井。如图（b)所示。 层。如图（a)所示。
m 0.042Q
Z
3.6烟气层的形成与排烟机理
烟气层的高度：用烟气层界面距离地面的高度 表示，有时也可用烟气本身的厚度表示
烟气层高度计算
目前常用的计算烟气层的高度公式主要有：
1.NFPA92B的公式 是由美国消防协会标准提出的公式，假定烟羽流不与壁面接触， 且空间横截面积不随高度变化，且为稳定火源时。
基本假设： （1）.引入虚点源概念，可适用于面型火源，考虑辐射热损失，以 QC 代 替Q，其中 QC 表示火源的总热释放速率Q的对流部分，一般来说， QC =0.7Q (2).速度和温度在羽流横截面上呈高斯分布，而不是高帽状分布，更接 近实际情况。 （3）考虑大的密度差，适用于强羽流的情况。
根据Heskestad羽流模型导出火焰上方和下方的烟气生成速率为：
A
QT Q1 Q2 Q3
Ae
加压空间
A1
Q1
A2 Q2
A3
A 1
Q2
Q1
Q3
Q3
并联出口
Ae A1 A2 A3
串联流动
A2 Q2
Q1
A 1
加压空间
QT
A3
A
Q3
串联出口 有效流通面积：
Ae (1/ A12 1/ A22 1/ A32 )1/2
推广
可以得到n个出口串联时 的有效面积为：
3.4压力中性面
1.具有连续开缝的竖井
TS
s
T0
Hn
竖井
H
Hn
TS 为竖井内空气的绝对温度
T0
为外界空气的绝对温度
H 为竖井的高度
具有上下双开口的竖井
Aa
T0 0AbH H0H Hn 2 1 (TS / T0 )( Ab / Aa )
Aa Ab
为上开口面积
为下开口面积
3.5烟气的生成速率
CAFUC
烟气的性质与流动（第三章）
纲要
3.1烟气的产生与性质
3.2烟气的遮光性 3.3烟气的流动 3.4压力中性面 3.5烟气的生成速率 3.6烟气的形成与排烟机理
3.1烟气的产生与性质
火灾烟气中的主要成分：
（1）可燃物热解或燃烧产生的气相产物（未燃烧气，CO, CO2, 其它有毒气体等） 烟气产生的 燃烧过程中，氧气不足，发生不完全反应 （2）烟气卷吸的空气。
z tQ1/3 H 4/3 1.11 0.28 ln H A/ H2
t为火灾燃烧时间，A为建筑空间的横截面积，H为建筑为空 间的高度，Q为燃烧释放热速率。
烟气层高度计算
目前常用的计算烟气层的高度公式主要有： 2 . ISO的公式 国际化标准组织（ISO）提出，假定房间的下部有足够的开口，空 气能比较容易的进入室内，分2种情况讨论： 1当安装了机械排烟设施或侧墙设有自然排烟设施，且烟层处于稳 定状态时，
由活塞效应引起的电梯上方与外界的压差 pw
ASV pw 2 1/2 2 NaCAe Cc Aa [1 ( N a / Nb ) ]
2
式中 ， 为电梯井内空气密度，AS 为电梯井的截面积，V为 Nb 为电梯以下的楼层 电梯的速度， N a 为电梯以上的楼层数， Cc 为在每层中电梯井 与外 数，C为建筑物缝隙的流通系数， 界的有效流通面积， Ae 为电梯周围的流体的流通系数， Aa 为 电梯周围的自由流通面积。
Dm D0 (V / As )
D0 单位长度的光学密度 V 是试验箱的容积 As 试样的暴露面积
NBS标准烟箱
3.3烟气的流动
3.3.1烟气的有效流通面积
烟气有效流通面积：是指某一种流体，在一定的 压差作用下流过系统的总的当量流通面积。
1.并联流动
2.串联流动 3.混联流动
并联流动
QT
QT
3.1烟气的产生与性质
火灾烟气中含有多种有毒物质，除了含有一氧化碳、二 氧化碳等常见物质外，还含有氮化氢、氰化氢、氟化氢 等有毒物质。常见试验方法：
气体分析法：采用化学分析仪器对火灾烟气成分进行测试，分 动物实验法：就是用某些动物代替人类，接受各类化学物质及 析其毒性，用毒性指数表示烟气的毒性大小。 其不同浓度计量的试验。实验时，将实验动物（小白鼠）暴露 于具有特定毒性烟气中一定时间后（一般为30分钟），观察试 毒性指数：将烟气中的某种气体的实际浓度与该气体的 30min 验动物14天内体重增减，运动能力以及致死等情况，从而评估 致死浓度的比值作为该气体的毒性因子，烟气中 14种常见有毒 烟气的毒性。 气体的毒性因子之和即为该烟气的毒性指数。
原因（1）
（3）多种微小的固体颗粒和液滴（碳颗粒和水滴等）。 可燃物本身的化学性质对烟气的产生具有 重要的影响 碳素材料阴燃→油污 有焰燃烧→灰分、碳颗粒
烟气产生的 原因（2）
3.1烟气的产生与性质
烟气的浓度是由烟气中所包含固体颗粒或 液滴的多少及性质决定。常用测量方法：
1.将单位体积的烟气过滤，确定其中颗粒的重量 （mg/ m³ ）。适用于小尺寸试验 2.测量单位体积烟气中烟颗粒的数目（个/ m³ )。适 用于烟浓度很小的情况 3.将烟气收集在已知容积的容器中，确定它的遮光 性，一般表示为一定的光学密度。适用于小尺寸和 中等尺寸的试验 4在烟气从燃烧室或失火房间中流出的过程中测量 它的遮光性，并在测量时间内积分，得到烟气的平 均光学密度光性。
为了定量计算烟气的流动，必须知道实际火灾中烟气的生成速率， 在室内火灾中，在烟气以浮力羽流形式垂直升起的过程中，不断 将空气卷吸进来，烟气的生成速率主要由烟气的羽流卷吸空气的 量决定，因此需要建立一定的羽流模型。
常见的羽流模型： 1.烟气羽流的卷吸速率的理想模型 （morton,taylor等提出的羽流模型） 2.若干经验羽流模型： （1）.Heskestad羽流模型 （2）.NFPA92B的羽流模型 (3).Mccaffrey羽流模型 （4).thomas-Hinkley羽流模型
A 1/ A 1/ A A
3.3烟气的流动
3.3.2烟气流动的驱动力 烟气流动的驱动力主要包括：
1.烟囱效应 2.燃气的浮力和膨胀力 3.风的影响 4.空调系统对烟气流动的影响 5.电梯的活塞效应
烟囱效应：通常建筑物的室外较冷，室内较热，因此，室内的空
气的密度比外界小，这便产生了使气体向上运动的浮力，高层建筑往 往有许多竖井，如楼梯井、电梯井、竖直机械管道等。在这些竖井内， 气体的上升运动非常显著，这就是烟囱效应。
一.动物实验法 二.气体分析法
14种常见毒性气体为：二氧化碳、一氧化碳、甲醛、氧化氮、 氰化氢、丙烯氰、光气、二氧化硫、硫化氢、氯化氢、氟化氢、 溴化氢、氨气、苯酚。
3.2烟气的遮光性
光源
I0
I
光敏元件
L 稳定电源 烟气遮光性测量装置示意图 数据采集系统
光的透射率
烟气的光学密度： D lg( I / I0 )
2 Ae (1/ Ai ) i 1
n
1/2
混联流动
A3
A2
A4
A1 Q A5
加压空间
A
该图为串并联系统，可见 A A 并联，组合有 2 3 效流通面积为： A23e A2 A3 同理，
A45e A4 A5
因此，系统的有效流通面积为： 2 2 2 1/2 e 1 23e 45e
通过房间顶棚开口的流动
CAFUC
m 0.071QC1/3 (Z Z0 )5/3 0.00192QC
.
z zL
Z ZL
m 0.0056QC
.
z zL
ZL 1.02D 0.235Q2/5
受壁面限制时的羽流模型
李元洲等人研究表明，在高大空间内，火源在墙 边和墙角时烟气羽流模型可分别修正为： . . 1/3 5/3 1/3 5/3 m 0.025QC Z C
通过房间顶棚开口的流动
对于水平开口，压差为0时，Epstein M试验，由Froude数表示体积交换 流率。 由图3.6.4可以看出，当L/D较小时，Fr数大致为一常数；当L/D>0.1后， Fr数的增大速率加快，在L/D约为0.6时，Fr达到极大值；之后Fr数随着 L/D的增大而减小。
Epstein提出，随着L/D的增大，流体的交换流率可出现4种区段，即振荡 交换流、伯努利流、湍流扩散流与伯努利流的混合流、完全湍流扩散流。