室内火灾轰燃探究动态述评

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1、室内火灾轰燃探究动态述评摘要：在大量阅读中外文献的基础上，总结评述了目前国内外室内火灾轰燃研究的现状，包括轰燃形成的基本原因、轰燃发生临界条件、影响轰燃发生的主要因素以及这些因素对发生轰燃的影响机理等。关键词：室内火灾轰燃动态述评中图分类号：S776.29+2文献标识码：A文章编号：1引言室内火灾是一种受限空间内的燃烧，是建筑火灾的主要形式。室内平均温度是表征火灾燃烧强度的指标，人们通常用这一温度随时间变化的情况描述室内火灾的发展过程，图1为典型的室内火灾过程。室内火灾通常分为3个阶段：初始阶段、充分发展阶段和减弱阶段。在火灾的初始阶段与充分发展阶段之间有一个温度急剧上升的

2、狭窄区，通常称为轰燃区，它是火灾发展的重要的转折阶段。一旦发生轰燃，进入充分发展阶段，将严重损害室内物品，造成建筑物损坏甚至倒塌；高温火焰还常常带着相当多的可燃气体从起火室窜出，使得火焰蔓延到临近的区域，是火灾中最危险的阶段。因此，对轰燃的认识是研究火灾规律的重要内容，也是进行火灾模化研究的一个很重要的方面。2轰燃的定义及形成原因6轰燃是室内火灾发展的一个转变过程，标志着室内火灾由初期阶段向充分发展阶段的转变，发生轰燃后，室内的温度骤然升高，燃烧强度猛烈，时常会喷出火焰，并导致火灾地蔓延扩大。目前常见的定义有：（1）室内火灾由局部火向大火的转变，转变完成后，室内所有可燃物表

3、面都开始燃烧；（2）室内燃烧由燃料控制向通风控制的转变；（3）在室内顶棚下方积聚的未燃气体或蒸气突然着火而造成火焰迅速扩展。轰燃是火灾初期阶段向火灾充分发展阶段的过渡，而不是一个明确过程，关于轰燃形成的原因，可解释为：室内可燃物大面积同时烧，标志着火灾充分发展阶段的开始，轰燃的出现是燃烧释放的热量大量积累的结果。燃烧生成的热烟气在顶棚下的积累，将使顶棚和墙壁上部（两部分合称扩展顶棚）受到加热；同时，扩展顶棚温度的升高又以辐射形式增大反馈到可燃物的热通量。随着燃烧的持续，热烟气层的厚度和温度都在不断增加，使得可燃物的燃烧速率不断增大。随着可燃物的质量燃烧速率的增大，当室内火源

4、的释热速率达到发生轰燃时的临界释热速率，轰燃就会发生。3发生轰燃的临界条件6尽管发生轰燃的时间很短，但是轰燃时间的界定对研究火灾的发展和对结构的影响尤其重要。通过对大量的全尺寸火灾实验数据的分析，目前学者多从房间内的温度、地板接收到的热通量、燃料的燃烧速率、室内体积燃空比（室内可燃气和空气的体积比）等几个方面个方面来描述发生轰燃的临界条件。3.1温度方面H•gglund提出火焰从开口向外喷射并且顶棚以下10mm处的热气层温度达到600℃作为发生轰燃临界条件。Babrauskas对一系列的床垫引起的火灾实验用H•gglund的标准来判断是否发生轰燃。在

5、10个实验中有2次发生轰燃时的房间热气层温度超过600℃，其余8次实验发生轰燃时的热气层温度都在600℃附近，较好地验证了H•gglund提出的判断标准。Fang在国家标准局做了全尺寸的受限室内火灾实验，发现发生轰燃时上部热气层的温度变化范围为450℃-650℃。由于他在计算平均温度时候要考虑到下部的冷气层所以在实际测得顶棚以下256mm处的温度在发生轰燃时很多次都略超过H•gglund提出的600℃。Lee和Breese在全尺寸实验和1/4比例的模型实验中得到发生轰燃时房间内的温度分别是650℃和550℃。Thomas根据实验提出了半经验的用来计算

6、发生轰燃时的释热速率的计算模型，并且还对不同衬里材料的影响进行研究，预测发生轰燃时的温度为520℃。有研究根据混沌理论，在研究大量小规模室内火灾实验结果的基础上，得到了一种新的、通过温度变化率表征的轰燃判据；在小规模实验火灾中得到，在固态燃料条件下，强轰燃时温度变化率达到6.2℃/s、弱轰燃时为2.3℃/ｓ、不轰燃时仅为0.9℃/ｓ（此值也是室内能够发生火灾时温度变化率峰值的最小值），而要发生轰燃温度变化率峰值须达到1.3℃/ｓ以上；而在液态燃料条件下，这４个值分别为11.5、6.8、3.0和5.0℃/ｓ。综合以上分析，单纯依据温度作为轰燃的判据，在实际应用中较为方便，但是

7、准确率还有欠缺，不同的条件，不同的燃料发生轰燃的温度差别较大，而通过温度变化率的角度可以较好的描述轰燃发生的临界情况。3.2热通量方面定量描述发生轰燃的临界条件的另外一种方法是从热通量方面考虑。Waterman在一个3.64m×3.64m×2.43m的房间内进行了多种可燃物的燃烧实验，专门研究轰燃现象。他把放在地板上的纸片(即目标物）被引燃确定为轰燃的开始，认为要使得室内发生轰燃，在地板上的纸片需接受到20kW/rri2的热通量。后来，Martii1等人评述说，这一数值对于纸片着火是足够的，但是对于较厚的木块或其它