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2020年黄明峰消防技术实务精讲课建筑火灾发展及蔓延机理

来源:233网校 2020年5月19日

本篇内容为黄明峰老师版2020年一级消防工程师《消防安全技术实务》精讲班培训课程-建筑火灾发展及蔓延的机理,以及2020年一级消防工程师课程安排,含消防安全技术实务课程视频、培训课件讲义。免费试听黄明峰老师精讲班课程>>

第一篇 消防基础知识

第三节建筑火灾发展及蔓延的机理

一、建筑火灾蔓延的传热基础

热量传递有三种基本方式,即热传导、热对流和热辐射。

(一)热传导

热传导又称导热,属于接触传热,是连续介质就地传递热量而又没有各部分之间相对的宏观位移的一种传热方式。在固体内部,只能依靠导热的方式传热;在流体中,尽管也有导热现象发生,但通常被对流运动所掩盖。

表1-2-1  一些常用材料的导热系数

材料

导热系数K

/[w/(m·K)]

密度ρ

/(kg/m3)

材料

导热系数k

/[w/(m·K)]

密度ρ

/(kg/m3)

387

8940

黄松

0.14

640

(低碳)钢

45.8

7850

石棉板

0.15

577

混凝土

0.8~1.4

1900~2300

纤维绝缘板

0.041

229

玻璃(板)

0.76

2700

聚氨酯泡沫

0.034

20

石膏涂层

0.48

1440

普通砖

0.69

1600

有机玻璃

0.19

1190

空气

0.026

1.1

橡木

0.17

800




(二)热对流

热对流又称对流,是指流体各部分之间发生相对位移,冷热流体相互掺混引起热量传递的方式。由于流体中存在温度差,所以也必然存在导热现象,但导热在整个传热中处于次要地位。工程上常把具有相对位移的流体与所接触的固体表面之间的热传递过程称为对流换热。

一般来说,建筑发生火灾过程中,通风孔洞面积越大,热对流的速度越快;通风孔洞所处位置越高,对流速度越快。热对流对初起火灾的发展起重要作用。

(三)热辐射

辐射是物体通过电磁波来传递能量的方式。与导热和对流不同的是,热辐射在传递能量时不需要互相接触即可进行。最典型的例子是太阳向地球表面传递热量的过程。

二、建筑火灾烟气的流动过程

火灾发生在建筑内时,烟气流动的方向通常是火势蔓延的一个主要方向。500以上热烟所到之处,遇到的可燃物都有可能被引燃。

(一)烟气流动的路线及特点

建筑发生火灾时,烟气扩散蔓延主要呈水平流动和垂直流动。

1. 着火房间内的烟气流动

描述室内烟气流动特点和规律涉及几个重要的概念,包括烟气羽流、顶棚

射流、烟气层沉降 。

(1)烟气羽流。

燃烧中,火源上方的火焰及燃烧生成的流动烟气通常称为火羽流。而火焰区上方为燃烧产物即烟气的羽流区,其流动完全由浮力效应控制,一般称其为烟气羽流或浮力羽流。由于浮力作用,烟气流会形成一个热烟气团,在浮力的作用下向上运动,在上升过程中卷吸周围新鲜空气与原有的烟气发生掺混。

(2)顶棚射流。当烟气羽流撞击到房间的顶棚后,沿顶棚水平运动,形成一个较薄的顶棚射流层,称为顶棚射流。由于它的作用,使安装在顶棚上的感烟探测器、感温探测器和洒水喷头产生响应,实现自动报警和喷淋灭火。

研究表明,假设顶棚距离可燃物的垂直高度为H,多数情况下顶棚射流层的厚度约为距离顶棚以下高度H的5%-12%,而顶棚射流层内最大温度和最大速度出现在距离顶棚以下高度H的1%处。顶棚射流的最大温度和最大速度值是估算火灾探测器和喷头热响应的重要基础。

(3)烟气层沉降。

发生火灾时,应设法通过打开排烟口等方式,将烟气层限制在一定高度内。否则,着火房间烟气层下降到房间开口位置,如门 、 窗或其他缝隙时,烟气会通过这些开口蔓延扩散到建筑的其他地方。

2. 走廊的烟气流动

3. 竖井中的烟气流动

走廊中的烟气除了向其他房间蔓延外,还要向楼梯间、电梯间、竖井、通风管道等部位扩散,并迅速向上层流动。   

对于开口截面积较大的建筑,相对于浮力所引起 的压差而言,气体在竖井内流动的摩擦阻力可以忽略不计,由此可认为竖井内气体流动的驱动力仅为浮力。

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