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1、第11卷第4期火灾科学Vol.11,No.42002年10月FIRESAFETYSCIENCEOct.2002文章编号:100425309(2002)0420228208轰燃后火焰的辐射热通量计算12陈爱平,乔纳森·弗朗西斯(1.中国人民武装警察部队学院消防工程系,中国廊坊065000)(2.英国中部兰开夏大学建筑环境系,英国普雷斯顿PR12HE)摘要:轰燃后火焰的热辐射危害,是目前确定建筑很多年前,人们就提出了估计建筑火灾热辐射[3]物间安全距离的主要依据之一。该文提出了轰燃后危害的方法,但这些方法都没有包括轰燃后喷出火焰在室外一定距离处辐射热通量的计算方法;并火焰的热辐射危害
2、。因此,按照这些方法确定的建在喷出火焰不受室外风影响的情况下,利用小规模筑间安全距离,有时不满足实用要求。本文的主要试验的结果对这一方法进行了验证。目的是,提出轰燃后火焰(特别喷出火焰)外某处辐关键词:辐射热通量;轰燃;喷出火焰;室内火焰射热通量的计算方法。中图分类号:TK121文献标识码:A1喷出火焰0前言喷出火焰对外的热辐射受室外风、通风口形状[4]轰燃发生后,室内可燃物的所有外露表面都将及大小和火焰温度等因素影响。无室外风时,如[1]着火。随着燃烧速率和释热速率的增加,室内将果通风口高宽比(Ho/Wo)不大于1.25,喷出火焰将可能出现高达1100℃的高温,而且会出现火焰喷
3、出[5]附着在通风口上缘以上的外墙表面上;相反,喷出[2]现象。轰燃后火焰的热辐射不仅直接危害着火房火焰将离开外墙表面,如图1所示。间以上的房间,而且严重威胁邻近目标。图1室内轰燃后火灾及附近点(P)示意图Fig.1Arrangementofcompartmentalpost2flashoverfireandnearbyposition(P)收稿日期:2002209202;修改日期:2002209225Vol.11No.4轰燃后火焰的辐射热通量计算229无室外风时,喷出火焰高度可用以下经验公式高度为Zef、宽度为Wo的垂面(Fef)处向外辐射。垂[1,5]计算:面温度取为喷出火焰
4、轴向平均温度。这种方法可称2/3Zef=12.8(mÛv/W0)-Ho(1)为“面源法”。如Ho/Wo小于1.25,喷出火焰顶部水平延伸距(3)受热体是一个平行于通风口平面的垂面,离和轴向长度分别为:与通风口距离d。某计算受热点(P)位于该垂面与Xef=Ho/3(2)通风口表面中垂面的交线上,并高出室内地板h。Lef=Zef+Ho/2(3)2.2喷出火焰辐射热通量2.2.1点源法如Ho/Wo大于1.25,Xef和Lef分别为:[8]热烟气经通风口向外的体积流量为:Xef=0.454Ho(Ho/2Wo)0.53(4)1/2220.52T∞T∞Lef=[Zef+(Xef-Ho/3)]
5、+Ho/2(5)Vg=ξo·Wo·2g··(1-)3TifTif喷出火焰在轴向长度(lef)处的温度和根部温3/2·(Ho-Hn)(9)[5]度可分别计算为:假定室内燃烧符合化学计量比,压力中性层的520(mÛv-0.027lefWo)[9,10]Tef=+T∞(6)位置则可确定为:(mÛv-0.027LefWo)Ho520Hn=1/3(10)Tefo=+T∞(7)1+(Tif/T∞)1-0.027LefWo/mÛv据假设(2),喷出火焰热辐射速率为:其中,根部温度可认为与通风口处的热烟气层[6]Qef=η·Cg·Vg·(Tif-T∞)(11)温度相等,因而也可用如下经验公式计算
6、:1-e-0.21Ω根据有关理论计算,对于化学计量比燃烧,ηr-0.05ψTif=6000(1-e)+T∞(8)[11,12][4,13]Ω约为0.42。试验结果表明,室内温度高达AT-AoM1100℃时,ηr可达到0.65。但在消防安全工程实际这里,Ω=,ψ=AoHoAo(AT-Ao)计算时,建议采用42%这一数值。在小规模火灾试验条件下,式(7)和(8)的计算根据假设(1)、(2)和几何知识,喷出火焰在点结果明显偏低。这主要是因为相对于大规模实际火(P)处的辐射热通量可计算为:灾,小规模试验的火灾荷载和燃烧速率较小,而室内″(d-Xef/2)·QefÛqef=223/2尺寸较
7、大。4π[(d-Xef/2)+(Ho-h+Zef/2)](12)2计算模型2.2.2面源法2.1有关假设如图2所示,根据有关传热学理论[6,12],从平面轰燃发生后,通风口外一定距离垂面上某点(Fef)向微元面(dF)的辐射热通量为:(P)接受的辐射热主要来自室内火焰和喷出火焰。″4Fefcosα1cosα2Ûqr(F→dF)=εσTef2dFef(13)为简化计算,作如下假设:ef∫0πr(1)室内火焰存在于整个室内,其热辐射可认为根据假设(3)和几何知识,有如下关系式:是从通
