燃烧学—第7章资料优秀PPT.ppt

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1、燃烧学燃烧学-第七章第七章燃烧学 燃烧学1中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章第第7 7章章 室内火灾室内火灾7.17.1室内火灾概述室内火灾概述 v室内火灾是一种受限空间内的燃烧室内火灾是一种受限空间内的燃烧 v火羽流火羽流 热烟气区间歇火焰区连续火焰区图7-1 可燃物着火后产生火羽流示意图可燃性物质2中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章v顶棚射流顶棚射流 RHQ3中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章室内火灾的发展过程平均温度轰然充分发展阶段衰减阶段初期增长阶段时间图7-4室内火灾发展的温度时间曲线4中国矿业高校能

2、源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章v（1 1）初期增长阶段：）初期增长阶段：v从出现明火算起从出现明火算起v起先火焰体积较小，燃烧状况与放开环境中的燃烧差不多；起先火焰体积较小，燃烧状况与放开环境中的燃烧差不多；v随后火焰体积渐渐增大；随后火焰体积渐渐增大；v室内的通风状况对火灾的后续发展具有重要影响。室内的通风状况对火灾的后续发展具有重要影响。室内火灾可分为三大阶段5中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章v（2 2）充分发展阶段：）充分发展阶段：v从轰燃算起从轰燃算起v室内的燃烧强度仍在增加；室内的燃烧强度仍在增加；v释热速率渐渐达到最大值；释热速率渐渐

3、达到最大值；v室内温度可超过室内温度可超过10001000；v严峻地损坏室内设备以致建筑物本身，甚至造成建筑物部分严峻地损坏室内设备以致建筑物本身，甚至造成建筑物部分或全部倒塌；或全部倒塌；v高温火焰还常常卷着相当多地可燃气体从起火室窜出，使火高温火焰还常常卷着相当多地可燃气体从起火室窜出，使火焰扩散到邻近的区域；焰扩散到邻近的区域；v是火灾中最危急的阶段。是火灾中最危急的阶段。6中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章v（3 3）衰减阶段：）衰减阶段：v从室内平均温度降到其峰值的从室内平均温度降到其峰值的8080时算起。时算起。v是火灾渐渐冷却的阶段。是火灾渐渐冷却的阶

4、段。v由于室内可燃物的挥发分大量消耗，明火燃烧渐渐无法维持；由于室内可燃物的挥发分大量消耗，明火燃烧渐渐无法维持；v室内仅剩下一堆赤热的焦炭，它按固体炭燃烧的形式进行无室内仅剩下一堆赤热的焦炭，它按固体炭燃烧的形式进行无焰燃烧，不过其燃烧的速率已相当缓慢。焰燃烧，不过其燃烧的速率已相当缓慢。7中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章7.2 7.2 室内受限燃烧的特点室内受限燃烧的特点7.2.17.2.1通风因子通风因子燃燃烧烧速速率率 （可可燃燃物物的的质质量量损损失失速速率率表表示示）与与参参数数 大致成线性关系大致成线性关系 通风因子与燃烧速率的关系式通风因子与燃烧速

5、率的关系式 7.2.27.2.2室内燃烧的限制形式室内燃烧的限制形式燃料限制燃烧燃料限制燃烧 燃烧速率由可燃物的性质确定燃烧速率由可燃物的性质确定 常出现在室内火灾初期常出现在室内火灾初期通风限制燃烧通风限制燃烧 可燃物的燃烧速率是由空气流入速率确定可燃物的燃烧速率是由空气流入速率确定 常出现在室内火灾充分发展阶段常出现在室内火灾充分发展阶段8中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章v通风口大小对燃烧的影响通风口大小对燃烧的影响v壁当通风口很小时，外界空气流入相当壁当通风口很小时，外界空气流入相当困难，燃烧不猛烈，燃烧速率也很低。困难，燃烧不猛烈，燃烧速率也很低。v随着通

6、风口的增大，空气供应状况渐渐随着通风口的增大，空气供应状况渐渐改善，燃烧速率加大，这样室内既有较改善，燃烧速率加大，这样室内既有较高的温度，又有较好的通风，燃烧速率高的温度，又有较好的通风，燃烧速率便快速增大，便快速增大，v在两者协作最合适的状况下，燃烧速率在两者协作最合适的状况下，燃烧速率达到最大值。之后，通风口再增大就起达到最大值。之后，通风口再增大就起先起相反的作用了，一方面造成烟气层先起相反的作用了，一方面造成烟气层减薄，另一方面使得经过通风口向外的减薄，另一方面使得经过通风口向外的辐射热增加，引起室内平均温度的降低，辐射热增加，引起室内平均温度的降低，并引起燃烧速率的降低。并引起燃烧

7、速率的降低。通风口大小通风口大小燃燃烧烧速速率率9中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章v通风口位置高度通风口位置高度h h对燃烧速率的影响对燃烧速率的影响v对于确定的通风因子，随着位置高度的增加，燃烧速对于确定的通风因子，随着位置高度的增加，燃烧速率出现了上升下降回升的变更规律。率出现了上升下降回升的变更规律。通风口位置高度通风口位置高度h燃燃烧烧速速率率10中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章v当通风口很低时，室内形成的烟气层很厚，它可将部分火焰当通风口很低时，室内形成的烟气层很厚，它可将部分火焰浸没，从而影响了燃烧的正常进行。浸没，从而影

8、响了燃烧的正常进行。v当通风口位置渐渐上升时，将使烟气层渐渐减薄，但在起先当通风口位置渐渐上升时，将使烟气层渐渐减薄，但在起先阶段其主要效果是使烟气浸没火焰的状况得到缓解，于是，阶段其主要效果是使烟气浸没火焰的状况得到缓解，于是，燃烧速率不断增大。燃烧速率不断增大。v到烟气层对火焰不再产生干脆影响时，燃烧速率达到极大值，到烟气层对火焰不再产生干脆影响时，燃烧速率达到极大值，而通风口高度在增加，烟气减弱造成的室内温度下降的影响而通风口高度在增加，烟气减弱造成的室内温度下降的影响日趋明显，致使燃烧速率渐渐降到微小值。日趋明显，致使燃烧速率渐渐降到微小值。v通风口接近顶棚，烟气羽流撞击到顶棚后，可形

9、成具有确定通风口接近顶棚，烟气羽流撞击到顶棚后，可形成具有确定水平速度的顶棚射流。若烟气可凭借这种速度流出去，必定水平速度的顶棚射流。若烟气可凭借这种速度流出去，必定引起室内外气体交换速率的加快。烟气层既可保持足够的厚引起室内外气体交换速率的加快。烟气层既可保持足够的厚度，又不影响火焰，还有足够的空气供应，室内的燃烧速率度，又不影响火焰，还有足够的空气供应，室内的燃烧速率将达到最大值。将达到最大值。11中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章轰燃（FLASHOVER)发生的判据地板平面处至少要接收到地板平面处至少要接收到20kW/m2的热通量的热通量可燃物的燃烧速率要达到

10、可燃物的燃烧速率要达到40g/s顶棚烟气温度接近顶棚烟气温度接近600。12中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章火灾的扩散火区由已燃物向邻近物体的扩散方式火区由已燃物向邻近物体的扩散方式假如它们间距离较近或者方位合适，火焰就有可能干假如它们间距离较近或者方位合适，火焰就有可能干脆触及到邻近物体的壁面并将其点燃；脆触及到邻近物体的壁面并将其点燃；火焰便靠辐射传热方式向外扩展，这往往是初期室内火焰便靠辐射传热方式向外扩展，这往往是初期室内火灾扩散的主要形式。火灾扩散的主要形式。13中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章火区由起火房间向外的扩散火区由

11、起火房间向外的扩散通过内墙门扩散到相邻房间：通过内墙门扩散到相邻房间：建筑物内某房间起火，最终扩散到整个建筑物建筑物内某房间起火，最终扩散到整个建筑物,缘由大缘由大多是房间的门未能把火拦住。走廊内即使没有任何可多是房间的门未能把火拦住。走廊内即使没有任何可燃物，从起火房间喷出的火焰和高温烟气，也能把火燃物，从起火房间喷出的火焰和高温烟气，也能把火扩散到较远的房间或区域。扩散到较远的房间或区域。通过外墙窗口扩散到楼上房间通过外墙窗口扩散到楼上房间起火房间的温度很高时，假如烟气中含有过量可燃性起火房间的温度很高时，假如烟气中含有过量可燃性气体，则高温烟气从外墙口排出后即会形成火焰，将气体，则高温烟

12、气从外墙口排出后即会形成火焰，将会引起火势向上层扩散，为了防止火灾通过外墙窗口会引起火势向上层扩散，为了防止火灾通过外墙窗口向上层扩散须要设置防火挑檐或加大上下层窗间墙的向上层扩散须要设置防火挑檐或加大上下层窗间墙的高度。高度。楼板的孔洞和各种竖井管道、房间隔墙、穿越楼板、楼板的孔洞和各种竖井管道、房间隔墙、穿越楼板、墙壁的关系和缝隙、闷顶等也是火灾扩散的主要途经墙壁的关系和缝隙、闷顶等也是火灾扩散的主要途经通过外墙窗口扩散到相邻建筑通过外墙窗口扩散到相邻建筑起火建筑物从外墙口喷出的热烟气和火焰，能通过辐起火建筑物从外墙口喷出的热烟气和火焰，能通过辐射把火灾传播给相当距离内的相邻建筑。因此在建

13、筑射把火灾传播给相当距离内的相邻建筑。因此在建筑物之间设置防火间距，主要是为了避开热辐射对相邻物之间设置防火间距，主要是为了避开热辐射对相邻建筑的威逼。建筑的威逼。14中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章7.57.5火灾烟气特征及其危害火灾烟气特征及其危害7.5.1.7.5.1.烟气的产生烟气的产生由由燃燃烧烧或或者者热热解解作作用用所所产产生生的的悬悬浮浮在在气气相相中中的的固固体体和和液液体微粒称为烟，含有烟粒子的气体称为烟气体微粒称为烟，含有烟粒子的气体称为烟气 烟气主要由三种类型的物质组成：烟气主要由三种类型的物质组成：（1 1）气相燃烧产物；）气相燃烧产物；

14、（2 2）未燃烧的气态可燃物；）未燃烧的气态可燃物；（3 3）未完全燃烧的液、固相分解物质和冷凝物微小颗粒。）未完全燃烧的液、固相分解物质和冷凝物微小颗粒。无焰燃烧无焰燃烧(阴燃）阴燃）生生成成的的烟烟气气基基本本上上是是材材料料分分解解的的挥挥发发分分，它它进进入入空空气气后后可可凝凝合合成成较较重重的的高高分分子子组组分分，形形成成一一种种薄薄雾雾。在在静静止止空空气气中中，表表示示烟烟气气颗颗粒粒大大小小的的中中间间直直径径df0df0约约为为1um1um，并并可可渐渐沉淀在物体表面形成油污渐渐沉淀在物体表面形成油污 有焰燃烧有焰燃烧 产产生生的的烟烟气气颗颗粒粒几几乎乎全全是是固固体体

15、颗颗粒粒，其其中中一一小小部部分分是是在在较较高高热热通通量量作作用用下下脱脱离离物物体体表表面面的的灰灰尘尘，大大部部分分则则是是在在氧氧浓浓度度较较低低的的状状况况下下由由于于不不完完全全燃燃烧烧或或者者高高温温裂裂解解而而在在气相中生成的粒子。气相中生成的粒子。15中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章7.5.27.5.2火灾烟气特征火灾烟气特征v不不同同的的可可燃燃物物在在不不同同火火灾灾条条件件下下产产生生的的烟烟气气具具有有不不同同的的特特征征，如如烟烟尘尘颗颗粒粒的的大大小小及及其其粒粒径径分分布布、烟烟气气的的浓浓度度、烟烟气气光光密密度度和火场的能见度

16、等。和火场的能见度等。v7.5.2.1.7.5.2.1.烟尘颗粒的大小及其粒径分布烟尘颗粒的大小及其粒径分布v烟烟气气中中颗颗粒粒的的大大小小可可用用颗颗粒粒平平均均直直径径表表示示，通通常常接接受受几几何何平平均直径均直径dgndgn表示颗粒的平均直径，其定义为表示颗粒的平均直径，其定义为v接受标准差来表示颗粒尺寸分布范围内的宽度，即接受标准差来表示颗粒尺寸分布范围内的宽度，即 16中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章7.5.2.27.5.2.2烟气的浓度和烟气光密度烟气的浓度和烟气光密度vLambertLambertBeerBeer定律：定律：vK K为消光系数为

17、消光系数 v烟气浓度通常用烟气浓度通常用光密度光密度（或光学密度）（或光学密度）D D来衡量。其定义为：来衡量。其定义为：17中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章v将单位平均光路上得将单位平均光路上得光密度光密度D DL L作为描述烟气浓度的基本参数，作为描述烟气浓度的基本参数，即即 v比光密度（烟密度）比光密度（烟密度）D DS S是从单位面积表面所产生的烟气扩散在是从单位面积表面所产生的烟气扩散在单位体积的烟箱内，单位光路长度的光密度单位体积的烟箱内，单位光路长度的光密度 18中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章7.77.7烟气的生成速率

18、烟气的生成速率v烟气限制烟气限制 v两种途经：即挡烟（防烟）和排烟两种途经：即挡烟（防烟）和排烟 v挡烟挡烟 v指用某些耐火性能好的物体或材料把烟气阻挡在某些限定区指用某些耐火性能好的物体或材料把烟气阻挡在某些限定区域，不让它流淌到可对人、物产生危害的地方域，不让它流淌到可对人、物产生危害的地方 v适用于建筑物与起火区没有开口、缝隙或漏洞的区域适用于建筑物与起火区没有开口、缝隙或漏洞的区域 v排烟排烟 v是指使烟气沿着对人和物没有危害的渠道排到建筑外，从而是指使烟气沿着对人和物没有危害的渠道排到建筑外，从而消退烟气的有害影响消退烟气的有害影响 v排烟有自然排烟和机械排烟两种形式排烟有自然排烟和

19、机械排烟两种形式 v排烟速度大于烟气的生成速度排烟速度大于烟气的生成速度v在烟气限制计算中，可近似认为烟气的生成量等于卷入的空在烟气限制计算中，可近似认为烟气的生成量等于卷入的空气量。气量。19中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章v空气的质量卷吸速率可用下式来表示空气的质量卷吸速率可用下式来表示v若若将将001.22kg/m31.22kg/m3，T0T0290K290K，TfTf1100K1100K等等数数值值代代入入上上式式，得得v烟气生成速率也可用体积速率来表示，即烟气生成速率也可用体积速率来表示，即 vss为热烟气的密度，其大小随温度变更而变更为热烟气的密度，其大小随温度变更而变更 20中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章烟气层的体积表示为烟气层的体积表示为AHY21中国矿业高校能源学院平安与消防工程系燃烧学燃烧学-第七章第七章22中国矿业高校能源学院平安与消防工程系