典型火灾及烟气蔓延过程分析

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1、第五章典型火灾及烟气蔓延过程分析5.1建筑物火灾5.2森林火灾5.3矿井火灾自学15.1建筑物火灾室内火灾的发展过程室内可燃物的燃烧过程建筑火灾烟气流动与蔓延过程火灾在全面发展阶段的性状2仅讨论一个普通房间内的火灾发展过程。根据室内温度随时间的变化，可将室内火灾发展过程分为：起火阶段全面发展阶段熄灭阶段5.1.1室内火灾发展过程起火全面发展熄灭轰燃3起火阶段着火后的三种情形火自发燃烧，未蔓延到其他可燃物质通风不足，火熄灭，或者以很慢的速率继续燃烧可燃物足够，通风条件良好，发展到整个房间，所有表面都在燃烧4起火阶段的特点（1）火灾燃烧范围不大，火灾仅限于初始起火点附近；（2）室

2、内温度差别大，在燃烧区域及其附近存在高温，室内平均温度低；（3）火灾发展速度较慢，在发展过程中，火势不稳定；（4）火灾发展时间因点火源、可燃物性质和分布、通风条件影响长短差别很大。5初期起火阶段对防灭火的重要意义火灾初期是灭火最为有利的时机。应设法争取尽早发现火灾，把火灾及时控制消灭在起火点。为此，在建筑物内安装和配备适当数量的灭火设备，设置及时发现火灾和报警的装置是很有必要的。建筑材料的燃烧性能对火灾的初起阶段影响很大。易燃和难燃或不燃结构建筑起火后，火灾初期阶段的持续时间有很大差别。为防火安全，建筑物应尽可能不使用易燃建筑材料，或使用经过阻燃处理的建筑材料。6（1）轰燃（

3、Flashover）是室内火灾最显著的特征之一，它标志着火灾全面发展阶段的开始，房间内局部燃烧向全室性燃烧过渡。全面发展阶段7全面发展阶段（2）室内火灾进入全面发展阶段后，可燃物猛烈燃烧，燃烧处于稳定期，可燃物的燃烧速度接近定值，火灾温度上升到最高点。（3）火灾全面发展阶段的时间主要取决于可燃物的燃烧性能、可燃物数量和通风条件，而与起火原因无关。8全面发展阶段对防灭火的重要意义（1）建筑结构的耐火性能显得格外重要.人们在建筑设计时，应注意选用耐火性能好，耐火时间长的结构，以便加强防火安全。（2）为减少火灾损失，阻止热对流，限制燃烧面积扩大，建筑物应有必要的防火分隔措施。（3）

4、轰燃之前人员全部撤离。9熄灭阶段（1）在火灾全面发展阶段的后期，随着室内可燃物的挥发物质不断减少，以及可燃物数量的减少，火灾燃烧速度递减，温度逐渐下降。当室内平均温度降到最高温度的80%时则认为火灾进入熄灭阶段。（2）实验发现：室内温度衰减的速度与火灾持续时间的关系是，火灾持续时间越长，其衰减速度越慢。火灾持续时间在1h以内，室内火灾温度衰减速度在12℃/min；大于1h，其衰减速度为8℃/min。10熄灭阶段对防灭火的重要意义要防止火势蔓延，切不可疏忽大意，但因可燃物数量已不多，也不必投入过多的战斗力量。防止建筑构件因经受火焰高温作用和灭火射水的冷却作用出现裂隙、下沉、倾斜

5、或倒塌，要保证灭火战斗人员的生命安全。注意防止火灾向相邻建筑蔓延。1112补充：13141516某地铁站的站厅171819研究意义分析火灾和烟气在建筑物中的发展和蔓延规律、科学合理地设置火灾探测器和自动灭火系统的喷头、进行有效的防排烟设计和建筑结构的受热稳定检验。主要内容:火羽流的特征（火焰高度及计算方法、羽流速度及温度）顶棚射流的特征及其在火灾探测及自动喷水灭火系统响应中的应用5.1.2室内火灾的动力学过程---重点205.1.2室内火灾的动力学过程反浮力射流顶棚射流热烟气层冷空气层羽流开口流动室内火灾动力学过程21（一）火羽流定义：火源上方的火焰及烟气通称为火羽流McCa

6、ffrey（1979）的三区域模型2223McCaffrey自然扩散火焰火羽流结构示意图24（2）火焰高度平均火焰高度：指的是间歇性函数I(Z)的值降为0.5时所对应的可燃物表面以上的火焰高度。火焰高度：在某一高度位置上存在的时间分数，在持续区内其值为1，随着高度的增加进入间断火焰区，其值逐渐减小，最终趋于0。25Heskestad等分析了多种来源的实验数据，给出了如下描述无量纲火焰高度表达式：D为火源直径，对于非圆火源可采用等效直径，N为一无量纲参数，其定义式为(5.2)(5.1)适用条件：Heskestad认为上式适用范围为kW2/5/m。26将式（5.3）带入式（5.1

7、）可得火焰高度的表达式如下(5.4)由于燃烧消耗单位质量空气所放出的热量对于不同可燃物变化不大，故系数的变化范围相应很窄。对于大部分气体和液体和固体燃料，可设定m/kW-2/5。(5.3)合并参数27火焰长度计算示例【例5-1】燃烧1.07*1.07m2、排列紧密的木垛，其释热速率为2600kW。假设不存在内部燃烧情况，估算该木垛燃烧的平均火焰高度。【解】木垛的折算直径为取系数mkW-2/5，由方程（5-4）可得：28（二）顶棚射流在火羽流热浮力的驱动下，顶棚表面下部薄层中流动相对较快的气流称之为顶棚