木垛火热释放速率的试验研究.pdf

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1、_消_防理_论硗究木垛火热释放速率的试验研究黄晓露，谢元一，荣建忠，杨晓菡(公安部四川消防研究所，四川成都610036)摘要：基于耗氧原理，开展了不同尺寸木垛的热释放速度，利用式(1)便可计算得到烟气的质量流量。率测定试验，得到不同尺寸木垛的热释放速率曲线。进一步分析得到，研究范围内木垛燃烧热释放速率峰值与外表面面积之啊c·√(1)间为不舍常数项的二次多项式关系，以及木垛单位外表面面积式中：m为管道中烟气的质量流量，kg／s；△为气体经的热释放速率强度与外表面面积间为线性正比例关系。并得过孔板后压力的变化，Pa；T。为气体在孔板处的温度，K；到了特定热释放速率强度木垛尺寸的确

2、定方法，方便了试验人C为孔板流量计的标定常数。员设计及使用木垛火火源。关键词：木垛火；大型量热计；热释放速率中图分类号：x924．4。TK121文献标志码：A文章编号：1009—0029(2O14)05—0484—03可燃物的热释放速率是火灾危害分析中的基础数；锥形删气收集据，火灾发展过程中的关键参数均取决于火源的热释放⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一速率。开展火灾试验和CFD数值模拟研究需要首先确末{}边本垛定火源的热释放速率。由于木垛火的试验重复性和可控——一性好，常被作为火源用于火灾试验研究。笔者运用试验图1大型量热计燃烧试验装置示意图研究手段，测定了多种尺寸木垛的燃烧过程的热释速率在

3、试验过程中，装置会同时分析孔板处烟气的组分，值，并探讨木垛火热释放速率强度与木垛尺寸间的一般用式(2)计算材料燃烧的热释放速率。性规律。二、·X一X)Q一1·10E。e‘(2)1试验方法1．1试验装置式中：E为材料消耗单位质量氧气放出的能量，取13．1木垛热释放速率测定试验在开放式量热计燃烧试验MJ／kg；X为进入系统空气中的()摩尔分数；x为烟装置(即大型量热计燃烧试验装置)中进行。试验木垛置气中O的摩尔分数。于大型量热计燃烧试验装置锥形集烟罩下方。锥形集烟1．3试验木垛罩与排烟管道相连，主要用于烟气的收集及输送，即将燃试验木垛用长度为L的木条i和长度为L的木条J烧产生的烟

4、气经取样处理及冷却系统，输送至烟气分析层层交替搭建而成，从地面往上奇数层由根木条i组系统。试验装置的测试系统由测试温度用的热电偶、测成，偶数层由，根木条组成，一共搭建N层，如图2所量气体流速的双向测速探头、烟气成分中CO／CO体积示。木条截面尺寸均为6×6(6—0．05m，木条间的间距分数分析仪以及计算机数据采集系统等组成。通过试样均为b。堆叠成的木垛外表尺寸为L×L×Nb，外表面燃烧及数据采集，最终可得到测试材料的热释放速率面积为A一2(LL+LN6+LNb)。为了保证木垛下(HRR)。装置示意图如图1所示。底面通风良好，实验中底层木条下方铺垫了厚度为531．2测量原理mm

5、的标准砖块及防火板，底层木垛置于砖块上方。详大型量热计燃烧试验装置的测量原理基于耗氧原细参数如表1所示。理。耗氧原理指大多数固体材料完全燃烧时，每消耗单为保证木材的干湿度近似一致，试验前将所有木材位质量的氧气所释放的热量基本相同，大致为13．1MJ／在制样房间内放置约1个月的时间。所用木条的木材种kg，因此只需得到单位时间内可燃材料燃烧所消耗的氧类为杉木，木材密度约为450～500kg／m。，含水率经测定气质量，便可换算得到其热释放速率值。通过测量烟气约为15。木垛的点火方式采用将试验前浸润过柴油流经设于排烟管道的内孔板前后的压差和孔板处烟气温的引火木条从木垛下部间隙均匀插入

6、以引燃木垛。试验基金项目：公安部应用创新计划项目(2O12YYCXSCxF159)；国家“十二五”科技支撑计划项目(2Ol1BAK03B0102)484FireScienceandTechnology，May2014，VoI33，No．5表3曲线1的方程及各项系数表木材间的热反馈效应在其内在机理中占据主导地位。拟合模型多项式(4)获得了已知热释放速率峰值的试验木垛尺寸确HRR。一dA+bA，定方法，使试验人员在开展以木垛为火源的相关火灾试曲线方程其中0．34MW~HRR≤6．1MW验时，能够根据试验所需热释放速率准确地设计木垛尺热释放方程系数系数值寸，有利于提高火灾试验的准确

7、性和可靠性。速率峰值5．974参考文献：(HRR)b289．1表4曲线1的拟合优劣度衡量参数表[1]XuQ，GriffinGJ，JiangY，eta1．Studyofburingbehaviorofsmallscalewoodcribwithconecalorimeter[J~．JournalofThermalAnaly—sisandCalorimetry，2008，91(3)：787—790．[2]PhilipJDiNenno，WDouglasWalton，eta1．TheSFPEhandbookof