室内火灾机械排烟效果的模型计算与实验研究

研究了机械排烟情况下,室内烟气层保持在一定高度时,机械排烟速率和羽流卷吸速率的关系,并采用不同羽流卷吸模型和溢流模型,计算一定排烟速率下、不同火源功率时烟气层的稳定界面高度．在一个具有一定通风口高度的全尺寸普通房间内进行了实验,通过实验结果和计算结果,分析了机械排烟对烟气的控制效果,讨论了机械排烟情况下受限空间内的羽流模型的适用情况,同时对影响模型计算结果的一些因素进行了分析．     

细水雾作用下火灾烟气典型特性参数的变化规律

利用ISO 9705全尺寸多功能热释放速率测试仪研究细水雾作用下火灾烟气的消光系数、质量密度及辐射热通量等特性参数的变化规律,通过改变细水雾工作压力、喷头种类和喷头数量等参数研究雾滴粒径、喷雾强度等对烟气特性参数的影响规律.确定了受限空间通风助燃和熄灭火焰的临界速率.实验发现,火源热释放速率是影响烟气特性参数变化规律的主要内在因素.研究结果为细水雾技术用于火灾烟气抑制提供了科学的参考依据.     

细水雾耦合机械排烟在公路隧道的数值模拟研究

以某公路隧道为研究对象,采用流体动力学软件Fluent,设置火源在细水雾正下方,分析雾化锥角为60°,粒径为100μm时,不同工况下施加细水雾对隧道内温度、氧气浓度、二氧化碳浓度的影响。结果表明:细水雾对火势的抑制效果明显,在没有排烟的情况下,质量流量较小的细水雾(0.1kg/s)可以起到很好的灭火效果,而加大细水雾质量流量(0.2kg/s)对火势的抑制起到很好的促进作用,灭火效果更为明显;在细水雾和排烟同时开启情况下,质量流量较小的细水雾(0.1kg/s)动量不足以克服排烟造成的对细水雾的夹带和飘移作用,灭火效果不佳,温度明显高于同质量流量细水雾的无排烟情况,当质量流量(0.2kg/s)较大时,细水雾与排烟可以优化耦合,在排除高温烟气的同时发挥细水雾的最佳灭火效果。     

喷淋作用下的自然排烟的效率

通过建立一个简化的数学模型,分析了喷淋作用时烟气的运动情况,在理论上给出了影响自然排烟效率的主要因素.通过一组喷淋与自然排烟作用实验,进一步探讨喷淋对自然排烟效率的影响.结果表明,自然排烟的效率取决于烟气层的厚度与烟气层温度.水喷淋作用后,烟气温度显著降低,自然排烟口的烟气溢出速度大大减小.对于顶部排烟的情况,当喷淋压力在0.15MPa以下时,烟气溢出速度是未设置喷淋时的65%左右.烟气层厚度对自然排烟效率也有着重要的影响,在烟气厚度层很大的情况下,大压力喷淋作用下烟气的溢出速度有可能比小压力喷淋作用时大一些.     

集中排烟速率对隧道烟气热分层的影响

为研究集中排烟速率对烟气热分层现象的影响,采用1∶20缩尺寸集中排烟隧道模型(22,m长),开展2个排烟口对称开启、排烟速率在0.034～0.134,m3/s 场景下的模型试验．结果表明：层化曲线随排烟速率变化沿隧道纵向呈复杂的变化趋势,烟气热分层现象具有分段的特点．火源附近层化强度大,且层化曲线不受排烟速率影响;排烟口正下方热分层强度随排烟速率增大迅速减小;排烟口外侧层化曲线随排烟速率增大在隧道底部出现较长的水平直线区段,该段能够反映冷空气层的高度变化．T/Taver＝1所在位置高度变化与烟气层临界层高度变化情况具有极大的相似性,可用其来确定烟气层的高度．     

机械排烟控制小室火灾烟气的实验研究

采用全尺寸实验对较大火源功率下机械排烟控制小室火灾烟气的效果进行了研究.根据小室内的温度分布特点以及所稳定的烟气层高度,通过实验数据和计算结果的对比,分析了较大火源功率下3种经典羽流模型在小室机械排烟过程中的适用范围.结果表明,在火源功率大于250 kW时,Heskestad模型的计算值与实验值符合较好,并进一步对实验数据进行拟合,修正了Heskestad模型,从而得出较大火源功率下,控制烟气从小室溢出所需要的风机风量与火源功率以及所控制的烟气层高度之间的半经验关系式.     

水喷淋作用下小室火灾特性

采用全尺寸实验对水喷淋作用下的小室火灾特性展开研究,揭示了小室内烟气的平均温升、O2体积分数、CO体积分数的变化规律以及溢出烟气在大空间内的充填规律.结果表明,低于临界喷淋压力,水喷淋的作用主要是控火,高于此压力,水喷淋的作用主要是灭火;水喷淋可以有效降低小室内的温度,但是也会产生大量的烟水混合气;CO体积分数在水喷淋作用后会急剧增加,控火时存在两个峰值,灭火时只有一个峰值;喷淋压力低于临界压力,CO生成量随着压力的增加而增加,喷淋压力高于临界压力,CO生成量随着压力的增加而减少,在临界压力时CO生成量达到最大;从小室溢出的烟气能在300 s左右从27m下降到3m的高度,烟气生成量与CO生成量的变化趋势一致.     

低气压环境下正庚烷及汽油池火的燃烧特性

为研究低气压环境对可燃物燃烧特性的影响,利用密闭实验箱模拟低气压环境条件,研究了正庚烷及汽油池火在不同环境压力条件下的燃烧特性.实验获取了燃料的质量燃烧速率、火焰形态特征、火焰温度和烟气中的CO体积分数等燃烧特性参数.研究结果表明,随着环境压力的降低,正庚烷和汽油的质量燃烧速率减小,且质量燃烧速率与环境压力呈幂函数关系;火焰高度及火焰面积均随环境压力的减小而增大,对于实验中的正庚烷池火,火焰高度与环境压力呈幂函数关系;环境压力的降低使得火焰的高温区上移,烟气羽流的温度也相应升高;烟气中CO的峰值体积分数也随着环境压力的降低而增大.     

喷水排烟作用下孤岛火灾行为及烟气运动实验

针对大空间内孤岛火灾安全集中讨论的焦点问题,通过全尺寸实验的方法研究了喷水排烟作用下大空间内孤岛火灾行为及烟气运动过程.分别设置不同火源功率、有无排烟喷水、不同排烟量、不同喷头类型及工作压力等条件而开展了全尺寸的对比性实验,并理论分析了排烟和喷水存在情况下的室内火灾动力学平衡的变化.结果表明:无排烟喷水时孤岛火灾增长迅速,在1.3 MW时可达到轰燃温度;不同喷头类型时孤岛内火灾行为特征及灭火规律表现不同;高速水雾喷头喷射会扩展羽流区半径及加强烟气分界面热分层失稳;喷头类型是灭火关键因素,增加喷头工作压力和排烟量可以降低室内温度,但效果不明显;规范设计孤岛排烟量(20 ACH)和喷水条件(标准喷头、0.05 MPa)存在一定的不足.全尺寸实验验证了排烟喷水作用可以有效地控制孤岛火灾对大空间影响.     

细水雾熄灭K类火灾的全尺寸模拟实验

利用ISO 9705全尺寸多功能热释放速率测试仪在开放空间研究了细水雾作用下K类火灾的发展过程,实验中对细水雾作用下食用油火的温度、热释放速率及烟气的主要特性参数变化规律进行了测量与研究,分析了预燃时间对灭火有效性的影响,系统地阐述了细水雾作用下K类火灾关键特性参数的变化规律．实验发现,细水雾可以有效地抑制K类火灾的发展,在其作用下火焰温度及热释放速率快速降低,并可以有效地冲刷烟气,降低一氧化碳及二氧化碳的浓度,提高氧气的浓度及火场能见度．同时利用稳定火源热释放速率模型计算了K类火灾发展阶段的热释放速率,与实验测量结果比较发现,模型可准确地预测K类火灾发展阶段的热释放速率的变化规律．     

细水雾扑灭油池火的临界条件

通过模拟灭火实验发现细水雾灭火过程中由于雾特性参数的变化而形成两种相异的灭火过程,进而通过理论分析与计算得到了细水雾通过火焰冷却扑灭油池火所需的临界条件,并通过实验室尺度实验与全尺度实验对计算结果进行了验证．在实验中还发现对于下喷式系统而言,细水雾能否穿透烟气羽流层对于细水雾系统能否灭火具有至关重要的影响,为此引入了烟气羽流与细水雾的推力比这一概念,并通过实验确定了采用下喷方式时,细水雾灭火的临界推力比大致为10．     

高压细水雾系统抑制货架障碍火的实验研究

货架火是商场超市火灾中的主要燃烧形式,对其行为规律的研究有助于该类建筑防灭火工作的开展。分析了利用高压细水雾系统灭货架火的可行性;搭建了高压细水雾灭火的实验平台,通过实验研究了高压细水雾系统控制与扑灭商场超市货架火灾的可能性;测试了细水雾的施加对该类火灾现场温度、辐射热通量强度及烟气浓度变化的影响情况;比较了货架的不同摆放形式对火灾参数的影响。实验结果表明,利用高压细水雾系统灭货架火是有效可行的。     

纵向通风公路隧道火灾拱顶烟气最高温度试验研究

采用缩尺寸模型试验方法,对不同坡度隧道火灾时拱顶附近烟气最高温度与通风风速、火源功率之间的关系进行了研究.试验结果表明,坡度对隧道火灾纵向通风时拱顶附近烟气温度有较大影响,以纵向通风方向为参考方向,随着隧道坡度的增加,拱顶附近烟气温度呈下降趋势.对比分析水平隧道纵向通风下拱顶最高烟气温度的Kurioka模型,引入坡度修正系数,建立了修正后的拱顶烟气最高温度预测模型,可用于有坡度隧道火灾纵向通风时拱顶烟气最高温度预测.     

高层建筑设置防排烟系统的重要性

通过对高层建筑防排烟系统重要性和防排烟形式的论述,提出了如何采取控烟措施,搞好防排烟系统的设计与施工,提高人们防排烟系统的认识,具有深远意义。     

细水雾灭油池火过程中火焰强化现象的实验研究

细水雾灭火初期,在短时间内会观察到剧烈燃烧的火焰强化现象。设计了多组实验对比不同燃料在不同工况下的火焰强化现象,发现液滴通过撞击油盘燃料引起的液滴飞溅可以增大燃料与空气的接触面积,强化火焰燃烧。细水雾在燃料内发生扬沸也可能强化火焰,但增益效果不明显,同时燃料气化率对于火焰强化程度有很大关系。     

非封闭式天井形状对烟气蔓延影响的模拟

住宅建筑中非封闭式天井常被用于改善中间户型的通风和采光,构造上一般为外立面凹槽内设置敞开外廊的形式.本文采用火灾动力学模拟软件FDS对给定天井面积和高度情况下,非封闭式天井的形状对烟气蔓延特征以及外廊安全性的影响进行数值模拟和分析.研究表明非封闭式天井烟气上升过程中,会通过外廊上部镂空区域与外界进行热量和质量交换,但天井形状对烟气温度影响较小.天井的深度与宽度比值越大,烟囱效应越弱,上升速度越慢,水平扩散越明显,非封闭式天井的烟气前锋上升时间越长,无量纲烟气上升时间与无量纲高度的0.67~0.73次方呈正比关系.     

柴油机烟度排放测试技术的发展

介绍我国烟度排放测试技术的发展过程,详细论述当前使用的各种烟度计的工作原理、测试技术及测量结果的差异,并对烟度排放法规和测试技术的发展提出自己的看法和建议。