防烟空气幕性能测试研究
避难硐室空气幕速度与一氧化碳浓度的检测研究
避难硐室空气幕速度与一氧化碳浓度的检测研究作者：肖专，张旺来源：《科技创新与生产力》 2017年第9期摘要：选取一氧化碳作为实验气体，介绍了空气幕结构与实验设备等实验基础条件，阐述了实验方法，进行了避难硐室空气幕速度与气压关系、空气幕速度与一氧化碳浓度关系的检测实验研究，拟合了空气幕速度与一氧化碳浓度的回归方程，检查了回归方程拟合优度，分析了该回归方程模型对确定性系数和相关系数的拟合结果，比较了拟合值与实际值。
对实验结果进行数据分析得出避难硐室空气幕对外界一氧化碳有明显的阻隔效果，在135 s左右空气幕对一氧化碳的阻隔基本稳定；当空气幕速度超过10.2 m/s时，空气幕阻隔效率超过65.1%；建立了空气幕速度值与一氧化碳浓度的回归方程关系式。
关键词：矿山安全；避难硐室；一氧化碳；检测实验；回归方程中图分类号：TD79+2；X936文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2017.09.065矿井避难硐室内空气幕的阻隔系统是整个避难硐室系统中重要的组成部分，是矿山紧急避险系统的关键设施，是矿工在井下的生命方舟。
而空气幕是井下紧急避险系统（避难硐室）密闭阻隔系统的一个核心组成部分，其装置安装在矿井避难硐室的入口处，其主要作用是阻隔巷道环境内有毒有害气体向硐室内扩散，即防止有毒有害气体伴随着避险人员进入避难硐室内，保证避难硐室环境内空气质量，实现等待救援目标的非常重要的前提。
空气幕的使用已有100多年的历史，据现有资料分析[1]，1904年HAYES F C在门的两边安装了循环气流装置，成功地阻隔了从大门外面入侵到室内的冷空气而获得了专利——此装置就是最早的空气幕。
空气幕是通过特制的气幕发生器喷射出具有一定速度且有阻隔效果的幕状气流，以此来封闭门口，隔绝外界有毒有害气体的侵入，以维持室内或某一工作地区一定的环境条件[2]。
笔者选取一氧化碳为实验气体，在实验室对避难硐室空气幕的速度与浓度检测进行实验研究，整个实验过程中采用的绝大多数实验测试仪器和实验测试方法都较为普遍和实用。
烟幕透过率测量系统设计研究
Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ｋ ｃｅ ｎ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｍｏ ｅ ｓｒ ｅ ｉ ｇ；ｔ ｎ ｍｉｓｖｔ ｒ ｓ ｓｉ ｉ ａ ｙ；ｍｕ ｔ ｃ ａ ｎ ｌ ｌ －ｈ ｉ ｎ ｅ ；ｍｅ ｕ ｅ ｎ ｔ ｏ ｓ ａ ｒ ｍｅ ｔ ｍｅ ｄ ｈ
Ｉ 引
言
激光制导武器 以其极高的命 中率大大提高了武
烟幕透过率 测量 系统设计 研究
沈 涛， 宋建社
（ 西安第二炮兵工程学 院 ６２教研室， 西 西安 ７１２ ） ０ 陕 １０５ ）
摘 要： 从烟雾干扰效果的测试 与评价 的方法入手 ， 针对 目 前野外动态烟幕透过率的测试大多 数采用单透过
的地位和作用不可忽视 ， 而烟幕对 电磁波干扰作用 的强弱 ， 取决于烟幕 的消光性能， 这样 ， 烟幕性能 的 测试工作就显得非常重要。
２ 烟幕干扰效果的评价方法 测试项 目多、 方便重复测试等优点。红外烟幕是通
过对被保护 目标红外辐射 的衰减来干扰敌方对被保
护目 标的侦察和跟踪 ， 对其干扰效能的评价 ， 主要是 通过对其遮蔽效果的测量来评价。遮蔽效果一般包
率的系统， 实现 多通道烟幕透过率测试的几种技术途径 ， 试验结果与理论估计情况基本一致。
关键词 ： 烟幕遮蔽； 透过率； 多通道； 测试方法 中图分类号 ：Ｈ ４ ． Ｔ ７ １４ 文献标识码 ： Ｂ
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｈ ｙ ｔ ｍ ｆＭ ｕ ｔ－ｈ ｎ ｅ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔｏ ｔ ｄ ｎ ｔ ｅ Ｓ ｓｅ ｏ ｌ ｃ ａ ｎ ｌＭ ａ ｕ ｅ ｎ ｆ ｉ Ｔｒ ｎ ｍｉｓ ｉ ｆＳ ｋ ａ ｓ ｓ ｉ ｔ ｏ ｍｏ ｅ ｖ ｙ
Ｓ ＮＴ ｏＳ ＨＥ ａ ， ＯＮＧ Ｊａ —ｈ ｉｎ ｓ ｅ
（ｈ ｅｏｄＡｔｌ ｎｉｅｒ ｇＣ ｌ ｇ ｅｔ ｎ ０ ， ｉ １７ ０ ２ ， ｈｎ ） ｔｅＳｃｎ ｒｌ ｒ Ｅ ｇ ｅ ｎ ｏ ｅｅＳ ｃｏ ２ Ｘ １ １０ ５ Ｃ ｉａ ｉｅ ｙ ｎ ｉ ｌ ｉ ６ ａ
红外热像仪用于遮蔽烟幕材料性能的测试研究
第35卷，增刊红外与激光工程2∞6年l o月V01．35Suppl啪朋t I n舾r ed锄d L∞盯En删ng O ct．2∞6红外热像仪用于遮蔽烟幕材料性能的测试研究汪家春1，时家明1，姚冰2，常怀东2(1．解放军电子工程学院安徽省红外与低温等离子体重点实验室，安徽合肥230037；2-国营990厂，安徽合肥230037)摘要：红外遮蔽烟幕作为一种的高效价廉的光电对抗手段，．被广泛用于搜索跟踪以及制导的激光和红外成像系统的干扰，而遮蔽烟幕的干扰效能由烟幕材料的性能所决定，因此对烟幕材料性能的测试甚为重要。
本文讨论了利用红外热像仪对红外遮蔽烟幕材料的性能进行测试的相关技术。
J首先阐释了红外热像仪测试物体红外辐射的基本原理，其次讨论了在实验室中利用红外热像仪对烟幕性能进行测试的原理，最后分析得到了利用红外热像仪测试烟幕材料性能的计算表达式并得到了相关的结论．关键词：红外热像仪；遮蔽烟幕；性能；测试中图分类号：TN21文献标识码：A文章编号：1007．2276(2006)增A-0211-05T bs t i ng s t udy on per f or m ance of s cr eeni ng s m okeus i ng t her m al i m age rW A N G J i a-c hun，SH I J i a-m i I l g，Y A O B i I l g，C H A N G H ua i-do ng(1．K c y L曲of I n仇r ed and L o w T e m pcrm眦Pl啪诅ofA nhui P∞V incc，H e fe i I惦t i t ut c of Elc c仃onic Engi懈fi ngH e fei230037，C h i l l a；2．N鲥on砌990Fact o吼H cf ci230037，C hina)A bs t r ac t：A s ane贰c t i ve锄d i l l e xpe ns i ve m ea ns of phot o-el e ct roni c count e眦easur e，ar t if i ci al i n姗d s cr e eni ng sm oke has been w i del y us ed t o r edu ce t he per f bn nance oft l l re a t e ni ng i n疗ar ed／l a Ser a i m i I l g，r ec onna i ss anceo r gui dance s yst em s．T he pe响唧ance of t he sm oke i s det em i I l edby t he per f b册狮ce of t he m at er i a l s com pos i l l g t hes m oke，s O“i s i m p or t ant t o t es t t he per f．om ance of t11e m at e ri al s．The r el e vant t echni q ue conc em i ng t he t es t iI l g of pe rf om a nc e of s cr e eni ng sm ok证g w弛t hem al i m ager is di scus sed i I l也i s paper．Fi r st l y'也e t e st证g pr i I l ci pl e of t es ti I l g obj ect ra di at i on byt hem al i m ager i s i nt roduce d．Se condl y，t l l e t heo哕of t e st i ngⅡl e ca pa b订i t y of s m oki I l g usi ng t l l ernl al i m ager i n l a b i s di scus sed．F i nal l y，m er el eV锄t concl usi ons锄d c al cul at ed expr ess i on of tl l e pe—-o珊a11ce of sc r eeni l l g sm oke ar e obt ai ned．K ey w or ds：Th盯m al妇ager；Screen堍锄oke；Pe m册锄ce；Tes t i ngO引言红外遮蔽烟幕作为一种高效廉价、易于研制的光电无源干扰手段，被广泛用来干扰侦察告警、搜索跟踪以投稿日期：200锄8．30作者简介：汪家春(1974．)，男，四川富顺人，博士生，主要从事光电对抗及其相关技术的研究．212红外与激光工程：光电系统总体技术第35卷及制导的激光和红外成像系统【l'2l。
两种测试烟幕透过率方法的对比研究
两种测试烟幕透过率方法的对比研究2003年3月火rT品INITlATORS&PYROTECHNICS2003年第1期文章编号:1003-1480(2003)01—001I-04两种测试烟幕透过率方法的对比研究张世才,王乃岩,蔡文彬,王云龙(南京理工大学化工学院,江苏南京,210094)摘要:分别采用多波段红外辐射仪和傅立nt'变换红外光谱仪测试了抗红外磷烟幕的透过率,并在对测试结果分析比较的基础上评价了两种测试方法的优劣.关键词:多波段红外辐射:傅立叶红外变换光谱仪:透过率中图分类号:TQ567.5文献标识码:A ComparativeStudyofTwoTestMethodsonSmokePenetrationPercentage ZHANGShi?cai,WANGNai-yan,CAIWen-bin,WANGYun—long (NanjingUniversityofScience&Technology,Nanjing210094)Abstract:Penetrationpercentageofanti??infraredphosphorussmokehasbeentestedbyusin gmulti??bandinfrared radiationapparatusandFouriertransforminfraredspectrometer.Superiorandinferiorofthet womethodshavebeen evaluatedonthebasisofanalysisandcomparisonofthetestresults.Keywords:Multi—bandinfraredraditionapparatus;Fouriertransforminfraredspectrometer-Transmittance 目前在实验室来评价烟幕对抗红外辐射能力的测试方法还没有制定统一的标准.国内主要采用多波段红外辐射仪测量烟幕的透过率来表征它的抗红外能力.多波段红外辐射仪只能测量某一红外波段的整体衰减,即测出的值为这一波段的平均透过率值,为了测量烟幕在不同波段衰减红外辐射的能力,需要一系列的红外滤光片.笔者通过大量实验和程序设计,利用傅立叶红外光谱仪(FTIR光谱仪)测量透过率与波长关系,通过自动计算的积分面积法,B指数法等来分别表征烟幕的抗红外能力Ill.本文主要对比红外辐射仪测量法和积分面积法的差异,以便寻求更为准确的测量红外消光能力方法.1测试方法介绍1.1多波段红外辐射仪法测试条件和结果在多波段红外辐射仪上换上3块分别为2~3gm,3~5gm,8—14gin波段的滤光片,称取4.4g磷烟幕剂于9.1m'的烟幕箱中点燃,用多波段红外辐射仪对燃烧烟幕进行测量,持续扫描270s左右,取烟幕稳定后透过率平均值.测试不同配方发烟剂的烟幕,在各不同波段处的平均透过率数据见表1.1.2积分面积法测试条件和结果¨用加拿大波曼公司MBI54S型FTIR光谱仪以收稿日期:2002.10.10作者简介:张世才(1978.),男,在读硕士,主要从事烟火测试技术研究.12张世才等:两种测试烟幕透过率方法的对比研究2003年第1期表1各个波段处的平均透过率值%及专为FTIR光谱仪设计的一个小型烟幕箱,烟幕箱的容积为2.46x10m,测试时仪器工作条件如下:(1)光源:中(2.5—2Om),近(1.0~2.5m)红外光源组件;(2)检测器:DTGS检测器;(3)分辨率:4cm～;(4)扫描范围:10000—510cm～:(5)扫描累加次数:8次(每次3.5s,共28s);(6)烟幕剂点燃至开始扫描时间:lmin;(7)窗口材料:O.Olmm聚乙烯薄膜.先在烟幕箱两侧窗口上各装上单层聚乙烯薄膜,然后进行背景扫描,称取0.1g烟幕剂置于小型烟幕箱中,点燃后lrain开始扫描,部分配方对应的红外谱图如下.诗蓬静波数/cm"'图Il燃烧烟幕红外图波数/cm图22燃烧烟幕红外谱图赫蟊芝瓣蟊波数/em"'图33燃烧烟幕红外谱图波数/c.m"'图44燃烧烟幕红外谱图此法平均透过率=e)d【21,根据红外谱图积分计算得出每个配方在各波段范围内的平均透过率如表2所示.表2各个波段处的平均透过率值jl1.3两种测试方法的平均透过率趋势对比把表l和表2中的平均透过率值与波段关系可绘图如下:图5,7,9,ll为多波段红外辐射仪所测的平均透过率值,图6,8,lO,l2为FTlR光谱仪所测谱图经积分计算后的平均透过率值.由于两种方法的测试条件不完全一致,所以它们所计算出来的透过率值也不一样.但对于同一种烟幕剂用两种不同的方法进行测试时,它的平均透过率值随着不同波段变化趋势应当是一致的.即当用FTIR光谱仪测试时,平均透过率值从近红外波段到远红外波段逐渐升高,用多波段红外辐射仪测火工品I3试时,其平均透过率也应该是逐渐升高的.通过对同一配方的两种不同测试方法值进行比较,配方1,2,3,4用多波段红外辐射仪测量的透过率值从近红外到远红外逐渐降低,而用FTIR光谱仪所测的透过率值从近红外到远红外逐渐升高,趋势刚好相反,结果差异较火.芝潞26242220l8l6蓬4l瓣:墨4O蝌393828墨24潞,墨蝌2Ol6波长/tml图5配方I 2468l0l2l4 波长/tml图6配方I 2468l0l2l4 波长/tun幽7配方2 2468lOl2l4 波长/tml图8配方2 58芝54需蟊504624静裔16125O潞46翅蝌4226蓬22瓣蟊18l42讨论2468l0l2l4波长/tml图9配方32468l0l2l4波长/tml图10配方32468l0l2l4波长/tml图II配方42468l0l2l4波长/tml图I2配方4针对同一种配方燃烧后的烟幕用两种不同测试方法测试时,平均透过率值随波段变化趋势不一致的情况做如下探讨.用多波段红外辐射仪所测量的值为某一波段处的透射光强与初始光强Io的比值,即.而用FrrIR光谱仪所测的红外谱图是一条)函数曲l4张世才等:两种测试烟幕透过率方法的对比研究2003年第l 线,每个波长处都对应着一透过率值.从燃烧后烟幕的FTIR谱图来看(见图1~4),烟幕的透过率值从近红外到远红外是逐渐增火的,利用面积积分法求出的平均透过率值(见表2)从近红外到远红外也是逐渐增人的,两者一致.分析两种测试方法所得结果不同主要原因是:(1)FTIR光谱仪所测量的透过率值反映的是每个波长处红外光透过的真实情况,对某一波段进行积分求得的平均透过率也就真实的反映了这个波段红外光透过的情况,也就是说烟幕的真实透过率从近红外波段到远红外波段应该是逐渐增大的.(2)多波段红外辐射计采用的光学器件为带通滤光片,它在远红外区域对红外光的反射和散射比中红外和近红外要厉害的多,所以损失了一部分的红外光.(3)多波段红外辐射仪所用的滤光片只能反映某一波段范围的红外能量衰减.而FTIR光谱仪不需要滤光片.所以导致了两种测试方法测试结果的差异.为了减少多波段红外辐射仪的测量误差,可采取多种改进的办法,如在滤光片的表面镀上一层干涉膜,以便减少对远红外光的散射和反射I.3结论从以上试验可以看出,由于用多波段红外辐射仪只能测试出烟幕在某一波段的平均透过率值,并且所用的滤光片在远红外区域红外光散射和反射比较严重,使得测量的平均透过率值在远红外波段偏低.而用FTIR光谱仪能够测出每个波数处准确的透过率值,所以采用积分面积法所计算的结果准确度高.参考文献:【l】董海波.抗红外烟幕光谱特性及专家系统的研究【D】. 南京:南京理工大学,2001.【21章婷曦.应用盯【R光谱法研究抗红外烟幕剂的光谱特性【D】.南京:南京理工大学,2000.【3】洪吟霞.分光光度计【M】.机械-rql,~版社,1982.(上接第10页)(2)短接卡及点火具的分布电感,尤其是两者的比值,对点火具吸收静电能有非常明显的作用.当两者相近时,即使保持短接卡极小的接触电阻,也很容易使点火具发火.当两者相差l0倍以上时,即使短接卡的接触电阻增至10Q,点火具吸收的静电能也不能达到其临界发火能.可见,适当增加点火具引线的电感量能有效增加其抗静电性能.因此建议:电点火具的引线尽量不要采用双绞线(增加分布电容,减小分布电感,对抗静电均不利):可在点火具引线上加装小磁环.当火箭弹正常发火时,由于要施加较长时间的直流电压,增加点火具的电感量不会影响火箭弹的正常发火.(3)点火具吸收的静电能随点火具电阻的增加而增加.即使在点火具临界点火能相同的条件下(事实上,低阻点火具有更高的临界点火),由于低阻点火具比高阻点火具吸收的静电能要小,因而低阻点火具比高阻点火具有更好的抗静电性能.同时也说明用分流作用解释短接卡的抗静电性能有很大的局限性.(4)静电能量主要由放电电阻所吸收,同时放电电阻还决定静电放电的时间.从原理上讲,在人体静电能量和点火具吸收的静电能量一定的条件下,放电时间越长,点火具越安全.但对JD.11和F-l所做的实验证实【2J,当放电时间小于2ps时,点火具桥丝处于绝热吸热过程,其临界发火能为恒定值.表l中的所有计算表明,其放电时间都不超过ls,因此,计算得出的结论是切实可靠的.参考文献:【l】武占成,王书平,胡小锋等.火箭弹静电短接卡抗静电性能实验研究【J】.军械工程学院,2002,3:2I~24.【2】刘尚合,魏光辉,刘直承等.静电理论与防护【M】.北京:兵器工业出版社.1999.【3】黄柯棣,张金槐,李剑川等.系统仿真技术【M】.长沙: 国防科技大学出版社,1998.。
火灾防烟面罩测评报告
火灾防烟面罩测评报告2021年某型号火灾防烟面罩测评报告一、引言火灾是一种常见的突发事故，烟雾是造成大多数火灾伤亡的主要因素之一。
因此，为了提高人们在火灾事故中的生存率和安全性，火灾防烟面罩成为一种重要的个人防护装备。
本报告旨在对某型号火灾防烟面罩进行综合测评，评估其功能、性能和适用性，并提供相应的试验结果和建议。
二、材料与方法1. 试验对象：某型号火灾防烟面罩2. 试验方法：a) 功能性能试验：包括防烟效果、防火性能和通气性能等方面的评估。
b) 适用性试验：包括佩戴舒适性、适用人群范围、紧急操作和便携性等方面的检验。
c) 安全性试验：包括材料安全性、阻燃性和耐用性等方面的考核。
三、功能性能试验结果与分析1. 防烟效果：经过试验，该火灾防烟面罩能有效过滤烟雾颗粒，并提供清晰的呼吸空气。
防烟效果达到了预期标准，对提高人员疏散时的视野和逃生效率起到了积极作用。
2. 防火性能：该火灾防烟面罩具备良好的防火性能，能够有效隔离高温场景，保护使用者免受火焰和热辐射的伤害。
3. 通气性能：经试验发现，该面罩具备优秀的通气性能，能够有效保障使用者在紧急情况下的正常呼吸，减轻人员逃生时的呼吸负担。
四、适用性试验结果与分析1. 佩戴舒适性：经过试验，发现该面罩采用人体工学设计，佩戴舒适且牢固。
头带和脸部密封部位的材质柔软，减少了对面部的不适感。
2. 适用人群范围：该型号火灾防烟面罩适用于成年人，并配备了可调节的头带，以适应不同头围的人群。
对于消防人员、普通民众和建筑工人等不同职业群体具有广泛的适用性。
3. 紧急操作：面罩的装备过程简单方便，易于紧急操作。
使用者只需要迅速将面罩披在脸部并拉紧头带，即可迅速进入工作状态。
4. 便携性：该面罩采用折叠设计，便于携带，并配备了便携式包装盒，便于存储和携带。
在火灾逃生过程中，使用者可以方便地将面罩放置在随身携带的包中，减轻负担并提高逃生效率。
五、安全性试验结果与分析1. 材料安全性：经过测试，该面罩使用的材料符合相关标准要求，不含有毒有害物质，对人体无明显的刺激和损伤。
空气幕在高层建筑楼梯间防烟中的应用
消防设备研究 空气幕在高层建筑楼梯间防烟中的应用杜 峰,张村峰(南京工业大学城市建设与安全工程学院,江苏南京210009) 摘 要:为有效阻挡烟气,空气幕倾角角度必须大于零度。
以公式说明了空气幕可以阻挡烟气的条件。
某大厦50m以上(13～22F)疏散楼梯前室及合用前室入口处设置两台气幕机。
通过CFD模型模拟计算空气幕保护下疏散楼梯前室及其附近的火灾烟气扩散-流动过程,火源最大功率为1.15MW,火灾增长系数为0.08k W s2。
机械排烟排风量取6500m3 h,空气幕出口风速为11m s,最大流量为2350m3 h。
模拟结果120s后烟气开始进入前室。
将排烟量增加到12500m3 h,则烟气不会进入防烟前室。
关键词:空气幕;排烟;楼梯间;模拟计算中图分类号:X924.4,TU972 文献标志码:A文章编号:1009-0029(2009)08-0596-04火灾是最常见的灾害性事故之一,烟气是火灾中对人构成威胁的最大因素。
统计表明,火灾中人员的死亡有80%以上是由于烟气引起的,其中大部分是由于吸入烟尘和有毒气体昏迷致死的。
烟气也给消防人员的火灾扑救造成极大困难,给环境造成极大污染。
为保障火灾时人员有相对安全的疏散通道,给消防救援人员提供相对安全的救援区域,我国于1995年颁布了GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称“高规”),并于2001年和2005年进行了修订。
“高direct sequence sp read spectrum techno logy and the use of low er info r m ati on trans m issi on rate and the h igher rate of p seudo2code w ill i m p rove the electrom agnetic compatibility and the anti2jamm ing capability of the system,w h ich w ill ensure the reliability of the signal trans m issi on and p rovide a theo retical basis fo r app lying the system in mo re comp lex engineering environm ent.Key words:w ireless fire alar m system;electrom agnetic compatibility;direct sequence spectrum;p rocessing gain作者简介:汪萍萍(1979一),女,公安部上海消防研究所研究实习员,主要从事消防无线火灾报警系统、无线图像通信技术等方面的研究工作,上海市民京路918号,200438。
地铁站火灾时空气幕防烟的数值模拟与分析
地铁站火灾时空气幕防烟的数值模拟与分析
周汝;何嘉鹏;谢娟;王琼;彭红圃
【期刊名称】《中国安全科学学报》
【年(卷),期】2006(16)3
【摘要】随着国内地铁的迅速发展,地铁火灾的防范及应急处理成为重要的研究课题。
笔者根据地铁站建筑结构特点及火灾烟气的扩散规律,首次提出将空气幕用于地铁站楼梯口防烟,以保障火灾时人员的安全疏散。
并用CFD方法模拟分析一列地铁列车着火时,防烟空气幕对烟气扩散的控制。
结果表明,在楼梯口设置防烟空气幕不仅可以保证人员在6分钟以上的安全疏散时间,而且减少了比传统方式所需的新鲜空气量,有效阻止火灾的进一步扩大和控制烟气扩散。
【总页数】5页(P27-31)
【关键词】地铁站;火灾;防烟空气幕;计算统计力学;烟气控制
【作者】周汝;何嘉鹏;谢娟;王琼;彭红圃
【作者单位】南京工业大学城市建设与安全环境学院;北京市建筑设计研究院;广西建筑科学研究设计院
【正文语种】中文
【中图分类】X932
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1.防烟空气幕应用于地铁火灾时的模拟研究 [J], 刘志亮
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应用吹吸式空气幕进行防排烟的探讨
应用吹吸式空气幕进行防排烟的探讨
杨国宏;刘喜娟
【期刊名称】《消防科技》
【年(卷),期】1997(000)002
【摘要】本文从烟气控制的主要目的出发，结合吹吸式空气幕的基本原理，对其流动形式做了初步分析，对吹吸式空气幕在防排烟工程中的应用做了初步探讨，通过对已有实验的情况，分析了空气幕的特性，介绍了不充量比的计算方法。
对设计中存在的问题进行了说明。
【总页数】3页(P35-37)
【作者】杨国宏;刘喜娟
【作者单位】黑龙江省消防总队;黑龙江省消防总队
【正文语种】中文
【中图分类】TU892
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5.超大淬火油槽同侧吹吸式排烟系统的数值模拟 [J], 李小民;曹侃;孙昆峰;李永琪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
空气幕特征参数对挡烟效果的影响研究r——以广州某地铁为例
空气幕特征参数对挡烟效果的影响研究r——以广州某地铁为例陶浩文;张孝春;罗路娜;冯锦华;吴震岳【摘要】以广州地铁3号线沥滘地铁站为例,通过火灾动力学数值模拟软件FDS(Fire Dynamics Simulator)研究了多火源情况下,空气幕厚度、空气射流速度及角度对火灾烟气阻挡效果的影响.通过对比数值模拟得到的烟气蔓延、温度变化与能见度变化情况,得到了楼梯口处设置挡烟空气幕时的特征参数适宜范围.【期刊名称】《广东工业大学学报》【年(卷),期】2018(035)004【总页数】7页(P61-67)【关键词】火灾动力学模拟;地铁站火灾;烟气蔓延;空气幕【作者】陶浩文;张孝春;罗路娜;冯锦华;吴震岳【作者单位】广东工业大学环境科学与工程学院,广东广州 510006;广东工业大学环境科学与工程学院,广东广州 510006;广东工业大学环境科学与工程学院,广东广州 510006;广东工业大学环境科学与工程学院,广东广州 510006;广东工业大学环境科学与工程学院,广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】X928.7公共建筑的安全性向来是安全工程领域关注的焦点之一[1-2]. 由于地下空间的特殊性[3-4]，多数地铁站存在通风排烟效果较差、疏散通道数量较少且形式单一等问题[5]. 一旦地铁站内发生火灾，产生的高温烟气极易积聚且扩散方向与人员疏散方向一致，不利于人员的逃生. 根据我国《地铁设计规范》(GB50517-2013)的要求[6]，在高峰小时客流量发生火灾的情况下，需在6 min内将列车内的乘客、站台上的候车乘客及工作人员全部撤离站台. 传统的阻烟卷帘有着较好的阻烟防火效果，但会阻碍人员疏散，不利于人员安全逃生. 挡烟空气幕是一种新型的挡烟设施，由装置喷射出空气形成射流面，既可以有效阻止烟气蔓延，又不妨碍人员的安全疏散. 目前国内外已有一些学者开展了空气幕挡烟效果研究. 文献[7]通过结合全尺寸地铁火灾实验和数值模拟模型，研究了在不同火灾规模下地铁站扶梯口处分别采用空气幕、水幕、细水雾幕作为挡烟手段时的挡烟效果. 文献[8]通过对重庆市6号线平场车站开展全尺寸热烟实验，给出了不同火源功率下空气幕参数设计建议. 文献[9]通过小尺寸、中等尺寸模型实验结合数值模拟研究，从理论上分析推导了空气幕阻挡烟气蔓延应满足的理论关系式. 文献[10]以某地铁站为研究对象，采用数值模拟软件FDS(fire dynamics simulator)建立地铁车站三维模型，通过数值模拟得到不同时刻的温度分布、速度矢量分布、能见度分布情况. 文献[11]利用数值模拟软件FDS建立了一个2层建筑模型，对2.5 MW木头火灾进行模拟，得出了空气幕的最佳送风速度和送风角度. 文献[12]研究了自由空气射流区域内的速度分布和空气幕阻止两侧区域的能量交换的作用.上述研究多是以某地区地铁站为原型，研究单火源条件下空气幕的挡烟效果，而对多火源情形的研究较少. 因此，本文以广州地铁3号线沥滘地铁站为例，通过数值模拟对多火源条件下不同空气幕设计参数（包括射流风速、射流角度、射流厚度）的挡烟效果进行研究. 通过分析最佳疏散时间内（6 min内）特征位置的温度变化规律、能见度变化规律，从而确定空气幕合理的设计参数范围. 本文的研究结果对空气幕在广州地铁站中的推广应用有一定参考价值.1 基本原理1.1 数值模拟基本方程FDS火灾动力学数值模拟软件由美国国家标准技术研究所(NIST)研发而来. FDS通过大涡模型对连续方程、动量方程、能量方程以及压力收敛方程进行求解[13-14]，从而得到火灾中的温度、压力、气体成分等状态参数的空间分布情况[15]. 当前数值模拟只适用于马赫数相对小的范围之内[16].火灾发展的过程常用热释放速率、增长速率等参数来描述，在模拟地铁站火灾场景时需要根据实际来确定火源功率等参数. 热释放速率()是用于表达火灾发展与危害的主要参数，通常研究以t2模型为初始阶段增长火，随着时间的推移火源发展为稳定功率的燃烧[15].式(1)中，α为热源增长速率(kW/s)，t为火灾热源燃烧时间，t0为火灾起始时间（为研究方便，通常设该参数为零），则热释放速率()求解公式可简化为火灾烟气作为一种特殊的流体，其流动遵循流体力学的基本控制方程：连续方程、动量守恒方程和能量方程[17-18]. 其中，运动流体力学中对于单一气体物质的质量守恒方程为式(3)中，为通过蒸发液滴或者微粒物质的生产速度；为某一气相物质的质量分数. 动量守恒方程：式(4)中，为化学反应中单位体积的热释放率；为转移到亚网格尺度液滴和颗粒的能量代表传递、扩散热辐射通量.能量守恒方程：式(5)中，h为焓，qr为热辐射通量，T为温度.1.2 相关的安全规范要求为了对不同条件下空气幕的挡烟效果进行评价，本文需要引入一些定量的相关参数. 下面列举了相关安全规范中所规定的一些定量参数，以便于在下文中对挡烟效果进行分析.1.2.1 能见度根据《地铁设计规范》(GB50517-2013)的规定[6]：地铁站内的可接受的能见度标准定为10 m，以保证地铁站内人员在人员通道中至少可以发现一个疏散标志. 1.2.2 温度在火灾环境中，高温对人员伤害主要有3种方式：热量导致体温过高、身体的表面灼烧和呼吸器官的灼烧. 美国NFPA130(Standard for Fixed Guideway Transit and Passenger Rail System)中关于人员对温度的忍受极限有如下规定：人员逃生路线上的最高温度不得高于60 ℃，将60 ℃定为耐受时间内（360 s内）人员可承受的极限温度.1.2.3 有毒气体浓度火灾燃烧由于可燃物复杂，数量众多，而且还会存在中间体的相互反应，有毒有害成分也很难进行定量分析. 在工程中，常用可见距离代表有毒物质的浓度，认为可见度大于10 m时，人员处于安全状态[6].2 数值模拟模型介绍2.1 数值模拟模型的构造图1(a)为本文通过FDS软件搭建的沥滘地铁站模拟计算模型全貌. 此数值模拟模型根据实地测定的尺寸1∶1建模而来，空气幕的设置参考了相关的标准[19-20]. 模型为地下2层建筑，其尺寸为：106 m（长）×15.5 m（宽）×7.2 m（高）.图1 数值模拟模型概览Fig.1 An overview of numerical simulation model该地铁站仅设置有一个开放的上下扶梯口，是被隔墙封闭的半包围区域，扶梯入口上方有一与扶梯口等宽，向下凸出的挡烟垂壁，挡烟空气幕被设置在挡烟垂壁后方，与挡烟垂壁平齐. 如图1(b)所示.2.2 网格设置FDS的最小计算单位是一个网格，FDS能计算出每一个网格内的温度、压力、速度等. 在实践中，使用过于细密的网格会耗费大量的计算时间. 因此，网格的划分只能在模型计算结果的准确性和计算机的性能之间取得平衡.数值模拟模型尺寸为：长106 m（i方向）×宽15.5 m（k方向）×高7.2 m（j方向），此次模拟计算中本文采用的网格大小为0.25 m，即0.25 m（长）×0.25 m （宽）×0.25 m（高），网格示意图如图2所示.图2 网格划分示意图Fig.2 Illustration of grid division为了验证网格划分(0.25 m×0.25 m×0.25 m)的合理性，这里计算了单火源的情况下，顶棚下方的温度衰减，并使用更小的网格(0.1 m×0.1 m×0.1 m)进行相同的数值模拟计算. 同时，数值模拟计算的结果与Alpert[21]通过实际实验得出的顶棚下方温度分布公式进行对比，以验证模拟计算的可靠性. Alpert[21]提出的顶棚下方温度衰减公式为其中：为火源的热释放速率(kW)；∆Tm为顶棚下方的最高温升(K)；∆T为离开羽流轴线径向距离(r)处顶棚下方的温升(K)；H为火源与顶棚之间的高度(m)；r为离羽流轴线的径向距离(m)；C1、C2为常数.从图3可以看出，网格大小0.1 m下模拟得到的顶棚温度数据相比于网格大小0.25 m下的略大，但是两者趋势一致，而且相差不大. 相比Alpert[21]提出的温度分布公式，通过模拟计得出的顶棚温度数据偏大，但趋势与Alpert提出的公式基本吻合. 因此可以说明，本文使用的网格划分是相对合理的，且由此模拟计算得出的结果较为可信.图3 模拟计算结果与Alpert[21]公式的对比Fig.3 Comparison of simulation results with Alpert’s [21]correlation2.3 数值模拟参数设置基于上述模型，经实地考察和文献查阅后，将初始条件设置为环境温度20 ℃，气压为101.325 kPa，3个火源的设置情况如图4所示，每个火源的功率设置为240 kW. 因站内的建筑、装饰材料基本为阻燃材料，此处不考虑除火源外其他物体被点燃的情况，即无轰燃现象. 具体参数设置如表1所示.图4 纵向截面图Fig.4 Longitudinal cross section表1 火源参数设置Tab.1 Fire source parameter1–23.5 240.0 0.3×0.4 2–13 240.0 0.3×0.4 3 14.9 240.0 0.3×0.4空气幕的参数主要包括射流速率、射流角度与射流厚度. 空气幕的参数设置如表2所示. 为了观察空气幕的挡烟效果，本文选取模型沿i方向的纵向截面为观察面，如图4所示. 同时，在取空气幕后方1.5 m平面的横向截面为观察面，如图5所示. 此外，在空气幕后1.5 m，距离水平地面2 m处设置一特征点为温度观察点，如图6所示，用于观察数值模拟中烟气蔓延过程的温度变化.表2 空气幕参数设置Tab.2 Air curtain parameters?图5 横向截面图Fig.5 Cross section图6 温度特征点所在位置Fig.6 Location of temperature characteristic point 3 数值模拟结果与分析3.1 射流速率对挡烟效果的影响在该组模拟中，射流厚度、射流角度分别固定为0.3 m和0°不变，将空气幕射流速率V先后调整为0 m/s、2 m/s、3 m/s、4 m/s、5 m/s，观察360 s时刻的烟气蔓延情况与扶梯口的能见度情况，并观察360 s内特征点的温度变化情况.如图7所示，未开启空气幕时(V=0)，有大量烟气蔓延至上层的站厅中，而开启空气幕后(V≥2)能够明显阻挡烟气向上层蔓延，但烟气在积累到一定量后仍可突破空气幕. 随着射流速率的继续增大，进入上层的烟气量虽有减少，但减少量并不明显. 其原因应为两扶梯间存在凹槽，气流向下喷射后在此处出现部分紊流，成为烟气蔓延的突破口.图7 不同射流速率下烟气的蔓延情况Fig.7 Profile of smoke spreading under different jet speeds图8 不同射流速率下扶梯口的能见度Fig.8 Visibility at escalator entrance under different jet speeds如图8所示，未开启空气幕时(V=0)，扶梯口处的能见度仅有约3.5 m. 开启空气幕(V=2)后能见度得到了大幅提高，有少量烟气在低矮处集散. 但仍未满足能见度大于10.0 m的安全疏散要求. 随着射流速率的进一步增大，扶梯口处的能见度进一步增大，当V=4 m/s时能见度约在15.5 m以上，已可满足安全疏散的要求，继续增大射流速率，能见度已逐渐接近正常状态下的可视距离.由图9的特征点温度变化曲线可知，未开启空气幕时(V=0)，烟气约在100 s时到达扶梯口. 当V=2 m/s时，烟气到达的时间延迟至160 s，相比空气幕未开启状态下，烟气到达后的温度波动更大. 这说明了V=2 m/s时，空气幕对烟气的阻挡效果较有限，仍有一定量的热烟气突破了空气幕，造成特征点的温度波动较大. 当V≥3 m/s时，各条温度变化曲线几乎重合，360 s内温度升高不足2 ℃，说明绝大部分烟气已经被空气幕隔绝.现行通用的空气幕技术标准规定的名义出口风速为4～9 m/s[19]，综合经济性和有效性的考虑，建议该地铁站空气幕射流速率适宜的参数范围为4～5 m/s.图9 不同射流速率下特征点的温度变化Fig.9 Temperature of characteristic point under different jetspeeds3.2 射流厚度对挡烟效果的影响在该组模拟中，射流速率、角度分别固定为3 m/s和0°不变，将空气幕射流厚度B先后调整为0 m、0.1 m、0.2 m、0.3 m、0.4 m，观察360 s时刻的烟气蔓延情况与扶梯口的能见度情况，并观察360 s内特征点的温度变化情况.如图10所示，空气幕的设置明显阻挡了烟气蔓延，当射流厚度B=0.1～0.3 m时，烟气的蔓延情况相似，在最佳疏散时间内（360 s内）均可将大部分烟气控制在底层，蔓延至上层的烟气明显较少. 而当射流厚度继续增大，在B=0.4 m时则几乎可将所有烟气控制在下层；由图11可知，B=0.1～0.3 m时，各工况间能见度差异并不大，楼梯口处的能见度均大于10 m，已可符合安全疏散要求. 而当B=0.4m时，楼梯口处能见度基本与无烟气状态下无异.图10 不同射流厚度下烟气的蔓延情况Fig.10 Profile of smoke spreading under different jet thickness图11 不同射流厚度下扶梯口的能见度Fig.11 Visibility at escalator entrance under different jet thickness如图12所示，特征点处的温度变化情况与上述的烟气蔓延情况相符. 相比于未开启空气幕时(B=0)，空气幕开启后(B＞0)，特征点的温度下降明显，说明大部的烟气已被空气幕阻隔. B=0.1～0.3 m时，各工况的特征温度曲线几乎重合，说明各工况对烟气的阻隔效果相近. 而B=0.4 m时特征点的温度曲线接近水平，说明特征点几乎未受到烟气的影响. 当前市面上常用的空气幕喷口宽度约为0.2～0.3m[19]. 故综合考虑后，建议射流厚度的适宜范围为0.2～0.3 m.图12 不同射流厚度下特征点的温度变化Fig.12 Temperature of characteristic point under different jet thickness3.3 射流角度对挡烟效果的影响在该组模拟中，射流厚度、射流速率分别固定为0.3 m与4 m/s，改变空气幕射流方向与法线的夹角a，先后调整为0°、15°、30°、45°、60°，观察360 s时刻的烟气蔓延情况与扶梯口的能见度情况，并观察360 s内特征点的温度变化情况. 如图13、图14所示，a=0°、a=15°时，挡烟空气幕表现出良好的挡烟效果. 两者在360 s时的能见度均可符合安全疏散要求. 当射流角度进一步增大，在a≥30°时，烟气开始大量向上层扩散，360 s时扶梯口的能见度均在10 m以下.图13 不同射流角度下烟气的蔓延情况Fig.13 Profile of smoke spreading under different jet angles图15特征点的温度变化曲线进一步确认了上述结论，当a≥30°时，空气幕未能对烟气进行有效阻挡，特征点的温度上升幅度已与未设置空气幕时无明显差别. 而a=0°、a=15°时，大部分烟气被空气幕阻隔，特征点的温度未出现大幅升高. 其中a=0°时，特征点的温度变化曲线接近水平，说明此时特征点几乎未受烟气的影响. 综合考虑，建议空气幕射流角度的适宜参数范围为0°～15°.图14 不同射流角度下扶梯口的能见度Fig.14 Visibility at escalator entrance under different jet angles图15 不同射流角度下特征点的温度变化Fig.15 Temperature of characteristic point under different jet angles4 结论本文以广州地铁3号线的沥滘地铁站为研究对象，利用火灾动力学软件FDS模拟分析了多火源存在情况下的空气幕挡烟有效性，并探讨了空气幕相关运行参数的适宜范围. 主要结论如下：(1) 被阻隔的烟气会在空气幕前方积聚，积累至一定量后会突破空气幕向上层站厅继续蔓延.(2) 在适宜的特征参数下，空气幕能在一定时间内有效阻挡烟气自站台向上层站厅蔓延.(3) 空气幕特征参数并非越大越好，建议设置范围分别为：射流速率V=4～5 m/s，射流厚度B=0.2～0.3 m，射流角度a=0°～15°.参考文献：[1] 白伟丽, 陈健. 线型光纤感温火灾探测监控系统的研究与设计[J]. 广东工业大学学报, 2016, 33(6): 44-48.BAI W L, CHEN J. 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红外烟幕遮蔽效果测量与评估方法研究
文献标 识 码 ： Ａ
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消防理论研究 防烟空气幕性能测试研究李兆文1,何嘉鹏1,陈忠信2,童 艳1(1.南京工业大学城建与安全环境学院,江苏南京210009;2.江苏省消防总队,江苏南京210013) 摘 要:在理论与实验研究的基础上完成了防烟空气幕性能测试研究,得到了外加动力防烟空气幕与自带动力防烟空气幕风量、风速与功率之间的关系曲线。
关键词:防烟;空气幕;阻力;功率;风量中图分类号:TU83,TU89 文献标识码:A文章编号:1009-0029(2005)04-0428-031 引 言众所周知,高效防烟的装置应具有绝对隔烟、自由出入隔烟场所、不影响视野等功能。
日本从20世纪80年代初开始进行防烟空气幕的实验研究,并取得了较为满意的效果,从90年代中期开始将其安置于高层建筑内实际应用。
美国则由于高层建筑多,火灾人员伤亡重,于20世纪90年代初开始研究防烟空气幕,并在高层建筑防烟实验中取得了一定成果,但理论研究目前尚处于起步阶段。
欧洲在这方面的研究也处于刚起步状态[1-3]。
笔者通过理论分析和实验研究表明,空气幕所需风量只有高层建筑消防规范所规定的正压送风的风量的1 3,应用空气幕对火灾时的防烟是一项切实可行的技术[1-4]。
2 防烟空气幕理论模型根据文献[5]提出的防烟空气幕计算模型,将烟气流场71与空气幕流场72进行叠加,产生综合流场7,空气幕未运行时,在压差作用下通过前室门的烟气流量见式(1)。
L p=B2Θn2ΚLD+Φ-12∫H0[k1g(Θw-Θn)・(h0-h i+x)+C(h i-x)m]12d x(1)式中:B为前室门宽度,m;Θn为烟气密度,kg m3;Κ为沿程损失系数,Κ=0.3164 R e0.25;L为空气幕运行时进入前室的空气渗透量,m3;D为前室走廊当量直径,m;Φ为动静压转换系数;H为前室门高度,m;k1为烟气热膨胀对热压的影响系数,取k1=1.05;Θw为室外空气密度,kg m3;h为距地面计算高度,m;h0为从地面起到中和面高度,m。
空气幕的流量见式(2):L0=B v0b0(2)式中:v0为射流出口速度,m s;b0为吹风口宽度,m。
根据式(1)和式(2),并要求在空气幕运行条件下渗入前室的空气量为零,则可导出式(3)[6]:L0=L peb0H12(3)式中:e为角度影响系数,取e=32aco sΑ12・thsin a co s aa;a为紊流系数,a=0.11～0.12;Α为射流轴线与x轴夹角。
式(3)即为计算烟气流动防烟空气幕风量的计算模型。
研究表明,L0 L p的最佳流量比为0.6[7],则由式(3)可导出防烟空气幕的吹风口宽度和吹风口射流速度,见式(4)。
b0=0.36e2Hv0=53L pB e2H(4)3 实验结果与理论计算对照选择实验中防烟良好的三点与理论计算进行对照,见表1所示。
表1 实验结果与理论计算对照表对比点项 目实验值理论计算值相对误差 % 123空气幕流量 m3 h2036.902030.300.325送风射流流速 m s11.1611.402.100风口射流厚度 mm39.0039.000.000空气幕流量 m3 h2346.002349.000.128送风射流流速 m s10.9010.157.390风口射流厚度 mm46.0049.006.120空气幕流量 m3 h2075.002070.000.242送风射流流速 m s17.7017.860.900风口射流厚度 mm25.0024.800.8004 防烟空气幕的性能测试4.1 测试目的基金项目:江苏省社会发展计划项目(BS2003031)824F ire Sc ience and Technology,July2005,V o l24,N o.4此项测试的目的主要是为了获得防烟空气幕风量、风速和电机功率之间的关系,为防烟空气幕装置的设计与制造提供依据。
4.2 测试方案4.2.1 假设条件通风竖井高度100m ,管道尺寸为1550mm ×450mm 。
考虑进气阻力损失由进口局部阻力损失、管道内沿程阻力损失和支管拐弯处局部阻力损失共同构成。
4.2.2 自带动力防烟空气幕测试方案自带动力防烟空气幕测试方案,如图1所示。
由防烟空气幕提供动力源,采用对开阀局部管件产生阻力模拟高层建筑进气阻力损失,利用U 形压力计测量对开阀局部管件前后的压差。
设置格栅进行整流,用毕托管和微压计测量管道中的气流流量。
用热球风速仪测量带动力防烟空气幕射流口气流速度,并根据射流宽度计算射流风量,然后比较管道中的气流流量与射流口气流流量,并计算相对误差。
图1 自带动力防烟空气幕测试方案图4.2.3 外加动力防烟空气幕测试方案外加动力防烟空气幕测试方案,如图2所示。
测试装置在图1的基础上,原进风处设置一台风机提供动力源。
用毕托管和微压计或热球风速仪测量管道中的气流速度,外加动力防烟空气幕送风口气流速度用热球风速仪测量。
图2 外加动力防烟空气幕测试方案图4.3 测试仪器(1)标准毕托管:T KS 型5m s ～4m s ,基本格数为0.998±0.002。
(2)热球风速仪:QD F 23型,0.05m s ～30m s 。
(3)斜管式微压计:YYT 22000,0～2000Pa ,精度等级为1级。
(4)U 型压力计:0～2000Pa 。
(5)钳式电流表:0～20A ,精度等级为1级。
5 测试结果分析5.1 流量相对误差小于10%的管内流量与功率数据(见图3、图4)图3 外加动力防烟空气幕风量、风速与功率性能曲线图4 自带动力防烟空气幕风量、风速与功率性能曲线5.2 误差分析(1)有少数点的流量相对误差超过了10%,这是由于热球风速仪测量误差所引起的,需要将这种点的数据剔除掉。
(2)由于测量现场电源电压在白天和晚上波动较大,所以出现了个别点的功率值反常的现象。
(3)由于空气幕射流速度难以在几个测试点达到同一速度,所以测试点只能在等速曲线两旁。
6 结 论(1)外加动力空气幕等速空气流量与功率曲线呈伞状辐射,是由于模拟高层建筑的空气流动阻力损失位于动力之后造成的。
而自带动力空气幕等速空气流量与功率曲线呈平行辐射,是由于模拟高层建筑的空气流动阻力损失位于动力之前造成的。
(下转第444页)924消防科学与技术2005年7月第24卷第4期(上接第429页)(2)100m高的高层建筑的空气幕空气流量的理论计算值为3240m3 h。
实验研究表明,射流速度应为15m s～20m s,通过测试使用外加动力的空气幕从图3可以看出应配备1.3k W～1.6k W的功率;使用自带动力的空气幕从图4可以看出应配备0.9k W～1.0k W的功率。
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