7火灾蔓延综合分析.ppt

7火灾蔓延综合分析
图中所示的实验结果表明：热分解、气化区的扩大速度随着火距离的增大而增大。火焰在距离着灭点10-15mm处从层流火焰转变为湍流火焰，以后热分解、气化区的扩大速度（火蔓延速度）随着火距离（x）成正比增大。这充分体现了已燃高温燃气的预热效果，而这种效果是一种综合效果，需要注意各种参数之向的相互关系。
当改变材料的种类时；固体可燃物内部热流的分布规律变化不大，但相对位置和绝对值都有明显的变化。这表明：火焰形状和最高温度都有变化，并引起传热关系的变化，特别要注意对流传热项相对重要性的变化。
前面所讨论的塑料棒或板的燃烧，只涉及到材料的儿何形状、着火位置、环境条件等对燃烧过程的影响，而役有考虑燃烧过程中固体可燃物受热后液化或结焦的影响。受热后液化的可燃物，其燃烧特性其有液体燃料燃烧特性。受热后结焦的可燃物，会在表面形成一层焦壳，焦壳一般都具有较强的隔热性，可使内层物质不受高温的影响。所以对上述两种情况燃烧特性的讨论必须结合可燃物的性能进行。由于可燃物种类繁多，使得此项工作难进行，目前多采用实验测量办法给出实验数据。
由于实验中采用的试件尺寸较小，用于大试件时应作适当修正，必须考虑热辐射的影响。尤其在环境氧气浓度较大时：燃烧速度较快、火焰温度较高，燃烧放出的热量较多地返回可燃物表面，起到使燃烧速度加快的作用；另外，因挥发份产生速度的增加，在可燃物表面形成了一层挥发份，这层挥发份吸收了火焰的辐射热，同时挥发分的流动又降低了可燃物表面的对流传热，所以还有减慢燃烧速度的作用。
（三）木材等天然固体可燃物表面的火灾蔓延
火焰沿横纹方向的蔓延速度大于顺纹方向的蔓延速度，大约1.3倍。在森林火灾和建筑火灾中的木质可燃物，沿横纹方向烧损程度往往比较严重，就是这个道理。因此，木材的烧损程度应当用烧痕的深度来表示，而不宜用烧痕的面积来表示，这对判断过火林木的使用价值有重要意义。
木材尺寸（可理解成树木的年龄）、木条倾斜角、树种等都对火蔓延速度有显著影响。在木条有倾斜角时，木条横截面的高度与厚度对火蔓延速度的影响并不相同。厚度增加时，火蔓延速度下降；高度增加时，火蔓延速度增加。这是因为高度增加时，相当于垂直方向的长度增加，所以火焰对上部木条的预热作用加强，导致火蔓延速度增加。
环境温度升高时，因木材的热解、气化速度迅速增加，火的蔓延速度也相应迅速增加。在大面积森林火灾中，局部可能形成这样的高温环境，使得着火的危险性和火灾蔓延速度增加。
（四）薄片（纸等）固体可燃物表面的火灾蔓延
薄片（纸等）固体应用很广，一旦着火燃烧，火的蔓延规律又独具特色，所以单独作些介绍。这种固体可燃物厚度很小，但是面积很大，总的质量不大，热容也不大，受热后升温很快。大量的研究结果表明：薄片固体可燃物的质量燃烧速度等于固体可燃物的气化速度，而固体可燃物的气化速度与外部向固体可燃物的传热量有关。图2-27为某些薄片固体可燃物的质量燃烧速度与外部向固体可燃物的传热关系曲线。
尽管薄片固体可燃物的种类不同，但与传热量基本都呈线性关系。这实质上反映了温度对燃烧过程的影响，碳片的燃烧实验结果也证实了这点。当温度在1000oC以下时,碳片燃烧只有表面反应，所以相应的温度分布、氧气浓度分布和二氧化碳浓度分布如图（a）所示；当温度在1000oC以上时，碳片燃烧除表面反应之外，还有空间反应，所以相应的特性曲线如图（b）所示。上述结果可以用来预侧，贴在墙上的纸着火之后的蔓延速度，窗帘着火之后的蔓延速度等。
图 不同温度下碳片燃烧的特性曲线
薄片固体可燃物在燃烧过程中，温度是不断变化的，这必然引起自然对流及传热过程的变化，最后又影响到燃烧过程的变化。由此可见，温度是整个过程的关键参数，对燃烧过程直接影响的参数是相对速度。所以对火蔓延速度与相对速度的关系进行研究是必要的。下图位纸的平均火蔓延速度与相对速度的关系。
按照相对速度的大小，可以分成三个不同的区域：
I区：u∞≤85cm/s，属于自然对流范围。相对速度增加时，火蔓延速度下降。在每一种相对速度下，火的蔓延过程有个加速现象；
II区：85<u∞<125cm/s，在此速度范围内，火焰很不稳定，纸中间部分的火蔓延速度忽快忽慢，纸两边的火蔓延速度比中间的慢很多，火焰的整体形状变尖；
III区：u∞≥125cm/s，火焰蔓延速度进一步下降，但均匀了，也就是说边上与中间的火蔓延速度基本相同，但有局部加速的现象。如果速度再增加，就会发生熄火现象。