消防工程學(xué)第03章.ppt

第三章火災(zāi)蔓延 3 1氣體可燃物中火災(zāi)的蔓延3 2液體可燃物中火災(zāi)的蔓延3 3固體可燃物中火災(zāi)的蔓延 3 1氣體可燃物中火災(zāi)蔓延 層流火焰 處于層流狀態(tài)的火焰因可燃混合氣流速不高沒(méi)有擾動(dòng) 火焰表面光滑 燃燒狀態(tài)平穩(wěn) 火焰通過(guò)熱傳導(dǎo)和分子擴(kuò)散把熱量和活化中心 自由基 供給鄰近的尚未燃燒的可燃混合氣薄層 使火焰?zhèn)鞑ハ氯?湍流火焰 當(dāng)可燃混合氣流速較高或流通截面較大 流量增大時(shí)流體中將產(chǎn)生大大小小數(shù)量極多的流體渦團(tuán) 作無(wú)規(guī)則的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng) 在流動(dòng)過(guò)程中 穿過(guò)流線前后和上下擾動(dòng) 火焰表面被皺折變形 變粗變短 翻滾并發(fā)出聲響 3 1氣體可燃物中火災(zāi)蔓延 預(yù)混氣的燃燒有可能發(fā)生爆轟 發(fā)生爆轟時(shí) 其火焰?zhèn)鞑ニ俣确浅？?一般超過(guò)音速 產(chǎn)生壓力也非常高 對(duì)設(shè)備的破壞非常嚴(yán)重 爆轟波實(shí)際上是一個(gè)激波 該激波是燃燒產(chǎn)生的壓縮波擾動(dòng)形成的 只有當(dāng)管路的長(zhǎng)度足夠長(zhǎng) 直徑足夠大或自由空間的預(yù)混氣體體積足夠大 并且可燃?xì)怏w濃度處于爆轟極限范圍內(nèi) 才能形成激波 3 2液體可燃物中火災(zāi)蔓延 油霧中火災(zāi)的蔓延液面火災(zāi)的蔓延含可燃液體的固面火災(zāi)蔓延 油霧中火災(zāi)的蔓延 液滴群火焰?zhèn)鞑ヌ匦耘c燃料性質(zhì) 如分子量和揮發(fā)性 和平均粒徑有關(guān) 分子量越小 揮發(fā)性越好 其火焰?zhèn)鞑ニ俣冉咏跉怏w火焰?zhèn)鞑ニ俣?例如四氫化萘液霧的火焰?zhèn)鞑?當(dāng)液滴直徑小于10 m時(shí) 火焰呈藍(lán)色連續(xù)表面 傳播速度與液體蒸汽和空氣的預(yù)混氣體燃燒速度相類(lèi)似 當(dāng)液滴直徑在10 m 40 m時(shí) 既有連續(xù)火焰面形成的藍(lán)色 還夾雜著白色和黃色的發(fā)光亮點(diǎn) 火焰區(qū)成團(tuán)塊狀 表明存在著單個(gè)液滴燃燒形成的擴(kuò)散火焰 當(dāng)液滴直徑大于40 m時(shí) 火焰已不形成連續(xù)表面 而是從一顆液滴傳到另一顆 液面火災(zāi)的蔓延 可燃液體表面在著火之前會(huì)形成可燃蒸汽與空氣的混合氣體 當(dāng)液體溫度超過(guò)閃點(diǎn)時(shí) 液面上的蒸汽濃度處于爆炸濃度范圍之內(nèi) 這時(shí)若有點(diǎn)火源 火焰就會(huì)在液面上傳播 當(dāng)液體的溫度低于閃點(diǎn)時(shí) 由于液面上蒸汽濃度小于爆炸濃度下限 所以 用一般的點(diǎn)火源是不能點(diǎn)燃的 也就不存在火焰的傳播 但是 如果在一個(gè)大液面上 某一端有強(qiáng)點(diǎn)火源使低于閃點(diǎn)的液體著火 由于火焰向周?chē)好鎮(zhèn)鬟f熱量 使周?chē)好娴臏囟扔兴?蒸發(fā)速度有所加快 這樣火焰就能繼續(xù)傳播蔓延 由于液體溫度比較低 這時(shí)的火焰?zhèn)鞑ニ俣缺容^慢 當(dāng)液體溫度低于閃點(diǎn)時(shí) 火焰蔓延速度較慢 當(dāng)液體溫度大于閃點(diǎn)后 蔓延速度急劇加快 液面 含油固面火災(zāi)的蔓延 當(dāng)可燃液體泄漏到地面 如土壤 沙灘上 地面就成了含有可燃物的固體表面 一旦著火燃燒就形成了含可燃液體的固面火災(zāi) 含可燃液體的固面火災(zāi)的蔓延首先與可燃液體的閃點(diǎn)有關(guān) 當(dāng)液體初溫較高 尤其大于閃點(diǎn)時(shí) 含可燃液體的固面火災(zāi)的蔓延速度較快 隨著風(fēng)速增大 含可燃液體的固面火災(zāi)的蔓延速度減小 當(dāng)風(fēng)速增加到某一值之后 蔓延速度急劇下降 甚至滅火 地面沙粒的直徑也影響含可燃液體的固面火災(zāi)的蔓延 實(shí)驗(yàn)表明 隨著粒徑的增大 火災(zāi)蔓延速度不斷減小 3 3固體可燃物中火災(zāi)蔓延 固體可燃物火災(zāi)蔓延的影響因素塑料等人工合成材料火災(zāi)的蔓延薄片狀固體可燃物火災(zāi)的蔓延 固體可燃物中火災(zāi)蔓延的影響因素 固體的熔點(diǎn) 熱分解溫度越低 其燃燒速度越快 火災(zāi)蔓延速度也越快 相同的材料在不同的外部環(huán)境條件下 火災(zāi)蔓延速度也不相同 相同的材料 在相同的外界條件下 火焰沿材料的水平方向 傾斜方向和垂直方向的傳播蔓延速度也不相同 固體可燃物中火災(zāi)蔓延的影響因素 固體可燃物中火災(zāi)蔓延的影響因素 固體可燃物中火災(zāi)蔓延的影響因素 在無(wú)風(fēng)的條件下 火焰形狀基本是對(duì)稱(chēng)的 由于火焰的上升而夾帶的空氣流在火焰四周也是向?qū)ΨQ(chēng)的 火焰逆著空氣流的方向向四周蔓延 火焰向材料表面未燃燒區(qū)域的傳熱方式主要是熱輻射 但在火焰根部對(duì)流換熱占主導(dǎo)地位 在有風(fēng)的條件下 火焰順著風(fēng)向傾斜 火焰和材料表面間的熱輻射不再對(duì)稱(chēng) 在上風(fēng)側(cè) 火焰逆風(fēng)流方向傳播 然而 輻射角系數(shù)較小 輻射熱可忽略不計(jì) 氣相熱傳導(dǎo)是主要的傳熱方式 因此火焰?zhèn)鞑ニ俣确浅Ｂ?甚至不能傳播 而在下風(fēng)側(cè) 火焰和材料表面間的傳熱主要為熱輻射和對(duì)流換熱 并且輻射角系數(shù)較大 因此火焰?zhèn)鞑ニ俣容^快 由于浮力作用 火焰覆蓋在材料未燃區(qū)域的表面 存在強(qiáng)烈的熱輻射和對(duì)流換熱 火焰向上傳播速度較快 而向下傳播的速度較慢 以塑料棒為例 分析火災(zāi)蔓延過(guò)程 圖3 10表示火沿塑料棒蔓延過(guò)程示意圖 其中圖3 10 a 表示上端著火 并向下蔓延 b 表示下端著火 向上蔓延 從圖中可以看出 在這兩種不同的條件下 火焰向塑料棒的傳熱情況不同 因而火災(zāi)的蔓延速度也不相同 當(dāng)下端著火 向上蔓延時(shí) 因燃燒后的高溫氣流沿著未燃部分的表面向上升騰 存在強(qiáng)烈的對(duì)流換熱作用 未燃部分通過(guò)對(duì)流傳熱從高溫氣體中得到較多的熱量 加速了未燃部分的熱解 氣化 因此火的蔓延速度較快 當(dāng)上端著火 火向下蔓延時(shí) 高溫?zé)煔獠涣鹘?jīng)未燃部分 不存在對(duì)流換熱 只能通過(guò)熱輻射和塑料棒的導(dǎo)熱傳遞熱量 加熱未燃部分 所以火的蔓延速度較慢 塑料等人工合成材料火災(zāi)的蔓延 塑料等人工合成材料火災(zāi)的蔓延 薄片狀固體可燃物火災(zāi)的蔓延 紙張 窗簾 幕布等薄片狀固體一旦著火燃燒 其火災(zāi)的蔓延規(guī)律與一般固體相比有顯著的特點(diǎn) 這