室内通风开口高度对轰燃的影响

张力雯

（成都消防支队武侯大队， 四川 成都 610000）

室内通风开口高度对轰燃的影响

张力雯

（成都消防支队武侯大队， 四川 成都 610000）

本文利用小规模火灾实验箱研究通风口高度对轰燃的影响。实验结果表明：通风开口处于下方时要比处于上方时更容易与新鲜空气接触，燃烧速率加快，室内达到最高温度更容易。

室内火灾；轰燃；通风口

1 引言

在建筑火灾产生、发展的过程中，当室内可燃气与空气达到一定的浓度配比，就有可能引发室内大部分或全部可燃物迅速着火，这种现象称为轰燃[1]。轰燃发生后，室内可燃物的所有外露表面都将要着火，燃烧速率和室内温度迅速上升。随着燃烧速率和释热速率的增加，室内将可能出现高达1100℃的高温，而且会出现火焰喷出现象。

历史上有很多轰燃的例子，如l980年LasVegas的MGM 广场旅馆火灾，l981年Dublin的S.tardust迪斯科舞厅火灾，1985年英国Bradford的市足球场火灾等，这些火灾都造成了比较严重的人员伤亡，其中一个重要的原因就是室内发生了轰燃[2]。轰燃发生以后，整个房间内将成为一片火海，烟气层不断加厚，室内温度急剧升高，从而使逃生的可能性非常小，以致造成严重的人员伤亡和财产损失。因此，防止轰燃发生，研究其发生条件、影响因素，就显得十分重要和必要。

本文在充分借鉴国内外已有的研究成果和经验的基础上，通过研究不同通风口高度因素对轰燃的影响。

2 实验系统及实验材料

2.1 实验系统介绍

轰燃实验系统主要由火灾实验箱、多路火灾信号检测仪、BX3000电子天平、EP-50打印机、上位机等五部分组成。

为了真实再现室内火灾燃烧过程，反映其燃烧行为，建立起一套按比例缩小了的箱式实验设备。实验箱的维护结构由三层不燃材料组成，其内衬材料的热惯性反映了真实环境中房间的内装修材料性质，实验箱体上的开口模拟的是房间的通风情况，实验以有机玻璃为燃料，即真实房间内的可燃物。图中箱体的几何尺寸约为常见房间几何尺寸的1/10左右，壁面由不同建筑材料构成，其中，最外层为复合高分子纤维增强水泥板，中间层为石膏板，实验中最里层内衬材料是可变的[3]。箱体开口高度不变，开口宽度可变。温度测定采用K型热电偶，其绝对误差一般为±2 ℃。为了得到室内火焰温度的平均值，安装了 4个热电偶，它们分别位于顶板以下约0.01 m、0.07 m、0.16 m和0.27 m处。

打印机与电子天平相联，每隔 20s自动打印一次燃烧盘中的剩余质量，由此可计算出每20 s内的平均燃烧速率。燃料燃烧速率可通过在不同燃烧时刻测定的燃料质量计算得到，测定燃料质量的电子天平的精度达到 0.1 g。辐射热通量用CA-1型热流计测定，其相对误差为±1%左右。热流计放置在实验箱地板中间的孔洞处（测室内地板表面辐射热通量）及距通风口0.18 m处。热电偶和热流计都通过屏蔽线接入多路火灾信号检测仪。多路火灾信号检测仪接入计算机（内装多路火灾信号处理软件，每隔5 s读取并记录一次温度与热通量的数据）。

2.2 实验材料

有机玻璃0.150 m×0.150 m；有机玻璃0.153 m×0.153 m；矿棉吸声板、纤维增强硅钙板、耐火石膏板等。

3 实验结果与讨论

同开口高度下室内所能达到的最高温度、最大热通量、最大质量损失速率等实验数据分析，找出通风开口的高度对室内轰燃的影响。

实验方法：在内衬材料、燃料面积及燃料质量不变的情况下，改变通风开口高度，通过实验，测定不同开口高度对轰燃的影响。公共实验条件见表1

表1 公共实验条件

典型热特性参数见表2。

表2 不同开口高度对轰燃的影响

由表2可以看出，随着开口高度的降低，燃烧最高温度由652.9℃升高到759.5℃；最大热通量由1.08 W/cm2升高到1.36 W/cm2；最大质量损失速率由1.705 g/s升高到2.355 g/s，燃烧持续时间逐渐减少。

分析：当通风口高度处于最高位置时，外部空气从上方进入室内后须向下扩散才能与燃料混合。氧气的扩散方向与热产物运动的方向是相反的， 在两者的逆向运动中，必然发生一些掺混， 部分空气会受到热产物的卷吸而进入热气层，部分燃烧产物也会进入向下运动的空气中，这便产生了以下几种影响：(1)冷空气进入热气层可使其温度降低；(2)由通风口进入的空气本来就有限， 其中一部分被烟气卷走了， 剩下的空气受到烟气污染从而使氧浓度降低，这都不利于燃烧的进行；(3) 燃料蒸气与空气也是逆向运动，因而容易在燃烧盘上方一定距离处形成可燃条件， 氧气扩散到燃料盘边缘则比较困难，从而燃烧速率减慢，热烟气层温度较低[4]；当通风开口处于最低位置时，空气沿着小室底部进入，可以很快到达燃料盘的边缘，与燃料蒸气混合形成可燃条件，从而使火焰根部离燃烧盘较近，此外由于氧气与燃料在燃料盘的迎面混合比背风面有利，达到轰燃的时间缩短。

4 结论

通过实验，通风口上沿距离顶棚0 cm处，室内最高温度为652.9 ℃；距离顶棚处24 cm时，室内最高温度达到759.5℃，下开口比上开口容易发生轰燃。

[1]蒋勇, 邱榕, 范维澄. 柴油引燃天然气过程分析[J]. 燃烧科学与技术,2002,8(4)：372-375.

[2]D.Drysdal. An Introduction to Fire Dynamics[M]. Chichester：JohnWiley and Sons,1985, 325-369.

[3]宋虎, 杨立中, 范维澄. 火源和壁面材料对轰燃影响的数值拟[J]. 自然灾害学报, 2002, 12(1)：91-96.

[4]陈爱平, 乔纳森.弗朗西斯.室内轰燃预测方法研究[J]. 爆炸与冲击, 2003,23(4)：368-374.

G322

B

1007-6344（2017）09-0334-01

张力雯，出生日期，1982-8-7， 性别：女 ，汉，工程师，本科，研究方向，监督管理,单位，成都消防支队武侯大队。