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发布时间:2020-11-17 15:55:21

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作者:杜明 主编

出版社:化学工业出版社

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消防工程施工技术

消防工程施工技术试读:

丛书序

火灾是严重危害人类生命财产、直接影响到社会发展及稳定的一种最为常见的灾害。随着城市日益扩大,高层建筑、地下建筑、公共娱乐场所以及大型综合性建筑越来越多,建筑布局及功能日益复杂,用火、用电、用气和化学物品的应用日益广泛,建筑火灾的危险性和危害性大大增加。建筑火灾的严重性,时刻提醒人们要加大消防工作的力度,做到防患于未然。这就对从事消防工程的设计、施工、监测、运行维护人员的要求大大增加,对从业人员的知识积累、技能要求、学习能力提出了更高的要求。

为了帮助消防技术人员尽快掌握行业知识和技能,丛书编委会考虑到读者的接受能力,并结合我国近几年来各种消防安全设计、施工、管理等方面的经验,且遵循“预防为主,防消结合”的消防工作方针,培养更多的掌握建筑消防法律法规、设备消防安全技术、防灭火工程技术等技术的人才,编写了此书。本套丛书按照易读、乐读、实用、精练的原则,力求达到内容丰富、通俗易懂的效果。

本丛书包括《危险品防火与应急处置》、《消防工程设计与审核细节详解》、《消防工程施工技术》三本。其中《危险品防火与应急处置》由许佳华主编,由刘志伟、李腾、许永晖、张超、朱彦庆、邵博、赵慧、陆云丽、张贞、胡风、张鹏、史亮、申鹏、侯同、刘琳琳、白雅君等共同协助完成;《消防工程设计与审核细节详解》由李强主编,由卜程、赵慧、远程飞、吴宁、董慧、姜媛、成育芳、李香香、刁银霞、金莲、林悦先、齐洪月、孙莉媛、李凌、李思琪、王红、徐书婧、李春娜、傅晶、王春乐、许洁、白雅君等共同协助完成;《消防工程施工技术》由杜明主编,马文颖、孙莉、张美玲、李东、李英、李连红、杨君、林娟、赵慧、秦伟伟、葛秀红、韩魁、韩俊贤、路雪梅、白雅君等共同协助完成。

希望本丛书能成为消防从业人员的良师益友,为提高消防从业人员整体素质贡献一份力量。编者2016年1月1 建筑消防相关知识1.1 火灾基础知识1.1.1 火灾燃烧反应的三要素

火灾是一种特殊的燃烧现象,可以通过燃烧学的基本规律对火灾的发生和蔓延作出分析。比如起火是火灾过程的最初阶段,很多概念同燃烧学中的着火、点火等基本规律有关,但是又不完全相同,起火所涉及的面比着火和点火要广得多。因此要特别注意火灾燃烧学与一般燃烧学之间的异同点。下面先由一般燃烧学的三要素出发,了解火灾发生的基本条件。

在本质上,燃烧反应是可燃物与氧化剂在一定热源作用下发生的快速氧化-还原反应。具备一定数量和浓度的可燃物和氧化剂以及一定能量强度的引火源是导致燃烧的必要条件。在一些情况下,例如,气体可燃物或氧化剂未能达到一定浓度,引火源没有足够的热量或一定的温度,即使具备了燃烧的三个必要条件也不能燃烧。比如,一根火柴的热量不足以点燃一根木材;甲烷在空气中燃烧,当甲烷含量小于14%,或者空气中氧气含量小于12%时燃烧就不会继续;如果用热能引燃甲烷、空气混合物,当温度低于595℃时燃烧就不会发生。要发生火灾,必须同时具备可燃物、氧化剂以及引火源三个条件并达到一定的极限值,缺一不可,通常称为发生火灾的三要素,或叫作火三角。

1.1.1.1 可燃物

凡是能与空气中的氧或者其他氧化剂起剧烈化学反应且放出热量的物质都属于可燃物质。可燃物是多种多样的,不同类型建筑物内能够导致火灾的可燃物种类更加繁多。例如,化工生产设备内流动着大量高温、高压的易燃以及可燃液体,只要管道出现漏洞,喷出来就是火;工地上的生石灰遇火发热能将草袋烧着;住宅类建筑里的煤气及家用电器等,使用不当也会导致火灾。可燃物按来源可分为天然可燃物和各种人工聚合物,如木材、纸张、布匹、汽油、液化石油气、建筑装饰用板材、沙发以及窗帘等。按形态可分为固态、液态和气态可燃物三种。可燃物从组成上讲可以是由一种分子组成的单纯物质,例如H、CO、CH、HS等部分可燃气体和低分子的可燃液体。绝大242部分可燃物均为多种单纯物质的混合物或多种元素的复杂化合物。例如天然气的组分一般主要包括甲烷(CH)和氢气,液化石油气的主4要组分包括丙烷(CH)、丙烯(CH)、丁烷(CH)以及丁烯3836410(CH)等多种碳氢化合物。火灾燃烧产物中也含有未完全燃烧的可48燃气体,以及多种可燃液滴及固体颗粒。对于人工聚合物,其成分更加复杂,火灾燃烧产物中常含有大量的毒性成分,火灾危险性更为严重。物品的火灾危险性类别如表1-1所列。从表1-1中可以看出,甲类物品的闪点较低,爆炸极限范围宽,其火灾危险性最大。在建筑设计中,针对各种不同物品的燃烧特性与火灾危险性,应分别采取相应的防火阻燃及灭火技术措施。表1-1 物品的火灾危险性类别

建筑物中可燃物种类很多,其燃烧发热量也由于材料性质不同而异。为便于研究,在实际中常根据燃烧热值将某种材料换算为等效发热量的木材,用等效木材的质量表示可燃物的数量,叫作当量可燃物的量。通常地说,大空间所容纳的可燃物比小空间要多,因此当量可燃物的数量与建筑面积或容积的大小有关。为便于研究火灾性状,通2常把火灾范围内单位地板面积的当量可燃物的质量(kg/m)定义为火灾荷载。房间中火灾荷载的总和,叫作当量可燃物总量。当量可燃物总量与房间中单位面积上的实际可燃物数量和各种可燃物的实际总数量有所不同。火灾荷载可按下列公式进行计算:2

式中 W——火灾荷载,kg/m;

G——某可燃物质量,kg;i

H——某可燃物热值,kJ/kg;i

H——木材的热值,kJ/kg;02

A——室内的地板面积,m:F

∑Q——室内各种可燃物的总发热量,kJ。i

火灾荷载是衡量建筑物室内所容纳可燃物数量多少的一个参数,为分析建筑物火灾危险性的一个重要指标,是研究火灾发展阶段特性的基本要素,火灾荷载和燃烧特性的关系参见表1-2。表1-2 火灾荷载与燃烧特性的关系

在建筑物发生火灾时,火灾荷载直接决定着火灾持续时间的长短及室内温度的变化情况。所以,在进行建筑结构防火设计时,很有必要了解火灾荷载的概念,合理确定火灾荷载数值。试验表明,火灾荷2载为60kg/m时,其持续燃烧时间为1.3h。通常住宅楼的火灾荷载为2235~60kg/m,高级宾馆达到45~60kg/m。这样当火灾发生时,因为火灾荷载大,火势燃烧猛烈,燃烧持续时间长,火灾危险性增大。

1.1.1.2 氧化剂

凡是能帮助和支持燃烧的物质都叫作氧化剂。火灾时空气中的氧气是一种最常见的氧化剂。在热源能够满足持续燃烧要求的前提下,氧化剂的量与供应方式是影响和控制火灾发展势态的决定性因素。地下建筑火灾中常利用“封堵降氧”的方法控制火势的发展。

1.1.1.3 引火源

能引起可燃物质燃烧的热能源称为引火源,引火源可以是明火,也可以是高温物体,如火焰、电火花、高温表面、自然发热、光以及热射线等,它们的能量和能级存在很大差别。在一定温度和压力下,能引起燃烧所需的最小能量叫作最小点火能,这是衡量可燃物着火危险性的一个重要参数。一般,可燃混合气的初温增加,最小点火能减少;压力降低,则最小点火能增大。当压力降至某一临界压力时,可燃混合气就很难着火。

下面以球形电火花为例,简述最小点火能的概念。图1-1为电火花点火的简化模型,相应的简化条件为:图1-1 电火花点火的简化模型

①可燃混合气体处在静止状态;

②电极间距足够大(不考虑电极的冷熄作用);

③化学反应为二级反应。

假设从球心到球面温度分布均匀,球形火焰温度是绝热火焰温度(T),环境温度为T。点燃的判断依据为在火焰厚度δ内形成T~Tm∞m的稳定分布。∞

则要使半径为r球体内的可燃混合气体用电火花将其由T加热min∞至T时,所需要的最小点火能H(kJ)应为:mmin

式中 k——修正系数,用来修正电火花加热温度总低于T而1m带来的误差;

T——球形火焰温度,K;m

T——环境温度,K;∞

r——球形可燃混合气体半径,m;min

c——可燃混合气体比定压热容,kJ/(kg·K);p3

ρ——可燃混合气体密度,kg/m。

实践证明,多数火花(例如电闸跳火)具有这个能量,所以,必须加强对明火的控制。1.1.2 不同种类可燃物的火灾燃烧特性

1.1.2.1 可燃气体的火灾燃烧特性(1)可燃气体的着火。建筑物火灾中的可燃气体通常有两类:一类为火灾前建筑物内已经存在的燃料气,如天然气、液化石油气以及人工煤气等;另一类是火灾烟气中由于可燃物不完全燃烧生成的可燃气体,如CO和HS等。2

任何可燃气体在一定条件下与氧接触,均要发生氧化反应。如果氧化反应过程产生的热量等于散失的热量,或活化中心浓度增加的数量正好补偿其销毁的数量,这个过程就称为稳定的氧化反应过程。若氧化反应过程生成的热量大于散失的热量,或活化中心浓度增加的数量大于其销毁的数量,这个过程就叫作不稳定的氧化反应过程。

由稳定的氧化反应转变为不稳定的氧化反应而导致燃烧的一瞬间,叫作着火。

①热力着火。一般工程上遇到的着火是因为系统中热量的积聚,使温度急剧上升而引起的。这种着火称为热力着火。如图1-2所示为可燃混合物的热力着火过程。其中曲线L为氧化反应过程发生的热量随系统温度变化的指数曲线,曲线M、M'、M″是随建筑物或可燃气体容器内壁温度升高,系统的散热曲线。当温度T比较低时,散热线M0和发热曲线L有两个交点1和2。当建筑物或可燃气体容器内壁温度逐渐升高时,散热线M向右移动,到M'位置时和曲线L相切于i点。i点是稳定状态的极限位置,如果系统内壁温度比T再升高一点儿,曲线M0i就移动到M″的位置,曲线L与M″就没有交点。这时发热量总是大于散热量,温度不断升高,反应不断加速,化学反应就由稳定的、缓慢的氧化反应转变为不稳定、激烈的燃烧。图1-2 可燃混合物的热力着火过程Q—热量;T—温度

发热曲线L与散热曲线M'的切点i,称为着火点,相应于该点的温度叫作着火温度或自燃温度。

根据以上分析可知,着火点是一个极限状态,超过这个状态便有热量积聚,使稳定的氧化反应转为不稳定的氧化反应。着火点同系统所处的热力状态有关。着火温度除和可燃混合物的特性有关外,还与周围环境的温度、压力以及反应容器的形状及尺寸等向外散热的条件有关,即使同一种可燃气体,着火温度也不是一个物理常数。在燃料的活性较强、燃烧系统内压力比较高和散热较少的情况下,燃料的热力着火温度会变得低一些。表1-3给出了1atm(1atm=101325Pa,下同)、298K条件下,某些可燃性物质的最低着火温度。表1-3 空气中某些可燃性物质的最低着火温度

大量的试验及理论分析证明,当混合气压力增大时,着火温度下降,混合气自燃容易发生。反之,则自燃温度上升,混合气不易着火。着火临界压力和着火温度的关系如图1-3所示。图1-3 着火临界压力与着火温度的关系T——着火温度;p——着火临界压力0

着火温度还与燃料和空气的组分比有关。着火临界压力也同燃料和空气的组分比有关,这就是可燃气体的着火(爆炸)极限,如图1-4与图1-5所示。图1-4 着火温度与混合气成分的关系T——着火温度;p——着火临界压力0图1-5 临界压力与混合气成分的关系T——着火温度;p——着火临界压力0

由图1-4、图1-5可以看出,在一定的压力和温度下,并不是所有的可燃混合气都能着火,燃料气的浓度低于或者高于某一极限值都不会被点燃或爆炸。可燃性气体混合物遇明火发生燃烧时可燃气体的最低浓度,叫作可燃极限下限;遇明火能发生燃烧的最高浓度,称为可燃极限上限。当压力或者温度下降时,可燃极限范围缩小,火灾危险性降低;当压力或温度下降到某一值时,可燃极限上限和下限可为一点;当温度或者压力继续下降,则任何混合气体成分都不能着火。表1-4为若干燃料气的可燃极限。表1-4 若干燃料气的可燃极限(273.15K、1atm)

②支链着火。热力着火理论为多数燃料在燃烧设备内所经历的着火过程,也是大多数火灾发生的主要原因。也有许多现象不符合热力着火理论,比如氢气/氧气体系在低压下其可燃界限呈半岛形,如图1-6所示。这种燃烧现象可以通过支链着火理论来解释。图1-6 氢/氧混合物的爆炸极限

在一定条件下,因为活化中心浓度迅速增加而引起反应加速从而使反应由稳定的氧化反应转变为不稳定的氧化反应的过程,叫作支链着火。例如,磷在大气中会发生闪光,但温度并不高;许多液态可燃物(醚、汽油、煤油等)在低压与温度只有200~280℃时发生微弱的火光,叫作冷焰。

实际燃烧过程中,不可能有纯粹的热力着火或者支链着火存在。事实上,它们是同时存在而且是相互促进的。可燃混合气的自行加热不仅加强了热活化,而且也加强了每个链反应的基元反应。通常来说,高温时热自燃是着火的主要原因,而在低温时支链反应是着火的主要原因。(2)可燃气体的点火。假设可燃混合物中任一点的瞬时温度与浓度均相等,燃烧反应是在整个系统中同时进行的。而当一微小热源放入可燃混合物中时,则贴近热源周围的一层混合物被迅速加热,并开始燃烧产生火焰,然后利用湍流混合和传热,火焰锋面逐渐传播并扩展至整个可燃物,使可燃混合物逐步着火燃烧。这种现象称为强迫着火。工程中使用得比较普遍的着火方法是强迫着火,点火源可以是灼热固体颗粒、电火花、引燃火炬以及高温烟气回流等。

强迫着火和自燃着火在原理上为一致的,均为化学反应急速加剧的结果。但是,强迫着火要求点火源处的火焰能够在混合气中传播,所以,强迫着火的条件不仅与点火源的性质有关,还与火源的传播条件有关。为了确保着火成功,并使火焰能在较冷的可燃气中传播,强迫着火温度(点火温度)通常要比自燃温度高得多。(3)可燃气体的燃烧过程。根据可燃气体与空气混合过程的特点,可燃气体的燃烧过程可归纳为扩散式燃烧和预混式燃烧两种基本形式。两者边混合边燃烧叫作扩散式燃烧。可燃气体与空气在燃烧前即进行预混合的燃烧过程称为预混式燃烧。火灾燃烧中经常出现这种情况,即使可燃组分在预混燃烧阶段不能完全燃烧,部分燃料气进入烟气中,还可继续发生扩散燃烧。

①扩散式燃烧。可燃气体在喷射出来之前没有同空气混合,当可燃气体从存储容器或者输送管道中喷射出来时,在适当的点火源能量的作用下,喷射而出的可燃气体卷吸周围的空气,边混合边燃烧,形成射流扩散火焰,分为层流与湍流两种类型。图1-7为可燃气体层流扩散火焰示意。层流扩散火焰焰面为圆锥形。焰面上可燃气体和空气的混合比等于化学计量比。焰面以内为可燃气体与燃烧产物的混合区。可燃气体浓度C从火焰中心向焰面逐步降低。焰面以外为空气和燃g烧产物的混合区。氧气浓度由静止的空气层向焰面逐步降低;燃烧产物在焰面上浓度C最大,由焰面向内、外两侧逐步降低。cp图1-7 可燃气体层流扩散火焰的结构示意Ⅰ——外侧混合区(烟气+空气);Ⅱ——内侧混合区(烟气+燃气);C——可燃气体浓度;C——燃烧产gcp物浓度;a——空气过剩系数

由喷口平面到火焰锥尖的距离称为火焰高度,它是表示燃烧状况的一个重要参数。如图1-8所示为扩散火焰高度与喷出气流速度之间的关系。图1-8 气流速度增加时扩散火焰高度和燃烧工况的变化1——火焰长度终端曲线;2——层流火焰终端曲线

理论和试验分析的结果表明,当喷口尺寸及形状一定时,层流扩散火焰高度随管口喷出气流速度增加而增长,即:3

式中 q——可燃气体的体积流量,m/s;V2

D——气体的扩散系数,m/s;

u——可燃气体的平均流速,m/s;

R——喷口的当量半径,m;

K,——修正系数。c

随着可燃气体气流速度的增大,火焰逐渐由层流转变为湍流。通过实验表明,当喷口处的雷诺数约为2000时,进入由层流向湍流的转变区。当雷诺数达到某一临界值(通常小于10000)时,整个火焰焰面几乎完全发展为湍流燃烧。

试验表明,湍流扩散火焰的高度大致和喷口的半径成正比,和绝热火焰温度、环境初始温度及空气和燃料气的化学当量比有关,和燃料气的流速无关。喷口气相射流火焰的特性主要决定于燃料气喷出的动量,文献中通常称之为动量射流火焰。工程计算中,湍流火焰高度还常用以下公式估算。

式中 R——喷口的当量半径,m;

a——湍流结构系数;

n——燃料气在空气中发生化学当量比燃烧时的燃料/空气比。

人工燃气的层流扩散火焰温度最高可达900℃,湍流扩散火焰可以达到1200℃左右。由于火焰部分的温度较高,可以对邻近的物体或建筑造成严重破坏,所以,在火灾防治中,需要关注火焰可能达到的高度。

②预混式燃烧。若由于某种原因致使可燃气体泄漏,在封闭的泄漏点区域,如建筑物室内就会形成大量的可燃混合气。如果同时出现点火源,便可引起爆炸。这种爆炸往往引发火灾,或者使火灾进一步扩大。可燃气体与空气混合的程度一般用一次空气系数a来表示,即1一次空气量与理论空气量的比值。一次空气系数a=1时,即处于化1学当量比燃烧;一次空气系数a<1,表明氧气供应不足,燃料过1量,称为富燃料预混气,这种状况的燃烧称为部分预混式燃烧,一次空气系数a>1时,则表明空气过剩,燃料气较少,通常称为贫燃料1混气,处于完全预混式燃烧状态。火灾的初期阶段,一般是富燃料预混气燃烧阶段;火灾的通风阶段处于空气过剩阶段。

如图1-9所示为部分预混式燃烧形成的本生火焰,由内锥和外锥两层火焰组成。内锥由可燃气体与一次空气混合物的燃烧所形成,其燃烧过程处于动力区内。外锥由尚未燃烧的可燃气体从周围空气中获得氧气燃烧所形成,燃烧过程处在扩散区内。由火势的发展来看,火灾的发展及蔓延实际上是一种处于高温反应区的火焰传播过程。随着气体流动状态的不同,预混火焰传播速度可以分为层流火焰传播速度和湍流火焰传播速度两种。图1-9 部分预混式燃烧形成的本生火焰1——内锥面;2——外锥面;h——内锥高度;r——内锥半径;S——火焰传播速度;v——气流速度;vnn——法线上的分量;φ——法线上的分量与气流速度间的夹角

层流火焰传播速度定义是火焰面向层流可燃混合气中传播的法向速度。一定温度及压力下,可燃混合物的法向火焰传播速度S为反n映可燃气体燃烧特性的一个物理常数,由可燃混合物的物理化学特性所决定。随着初始温度的升高,S显著增大。对于烃类碳氢化合物n而言,炔族火焰传播速度最大,其次就是烯类,最小是烷族。法向火焰传播速度的最大值出现在空气与可燃气体按化学计量比混合时。法向火焰传播速度相应的最大和最小值时可燃物的含量就是可燃混合物的着火下限和上限。表1-5所示为常温常压下,若干燃料气体与空气混合时的法向火焰传播速度的最大值,以及在该速度时燃料气在预混气中的百分比。表1-5 若干燃料气体与空气混合时的法向火焰传播速度的最大值(常温常压)

当部分预混火焰内锥表面各点上的气流速度v在锥体母线的法线上的分量v与该点的法向火焰传播速度S相等时,则内锥形状十分稳nn定,轮廓清晰,呈明亮的蓝色锥体。又由于一次空气量小于燃烧所需的空气量,所以在蓝色锥体上仅仅进行一部分燃烧过程。所生成的中间产物将穿过内锥焰面,在其外部按扩散方式和空气混合而燃烧:且一次空气系数越小,则外锥焰就越大。a=1时,燃烧温度最高,内1锥高度最短;a<1或者a>1时,内锥高度均增长。11

因为预混湍流火焰比层流火焰明显缩短,焰面由光滑变为皱曲,火焰厚度增加,火焰总表面积也相应增加。当湍流尺度很大时,焰面将强烈扰动,焰面变为由许多燃烧中心所组成的一个燃烧层,燃烧得到强化。如图1-10所示为其火焰结构。图1-10 部分预混燃烧湍流火焰结构1——焰核;2——焰面;3——燃尽区;L——焰核长1度;L——焰面长度;L——燃尽区长度;L——火焰23f中长度

预混火焰可向任何有可燃混合气的地方传播。当可燃混合气的气流速度的法向分速度小于火焰传播速度时,火焰缩回喷口,叫作回火。回火可能造成混合室与其相连的管道内的温度和压力急剧升高,甚至造成爆炸,其破坏性极大,所以,对于预混燃烧应当格外注意防止回火。

部分预混式燃烧由于预混了部分空气,因此燃烧温度和燃烧的完全程度有所提高,火焰温度相对扩散式燃烧较高。当选取适宜的一次空气系数时,燃烧过程仍属稳定,并且一次空气系数越大,燃烧的稳定范围就越小。

1.1.2.2 可燃液体的火灾燃烧特性(1)液体的燃烧过程。如图1-11所示为可燃液体的着火过程。液体燃烧主要包括蒸发和气相燃烧两大阶段。在外界点火源所释放热能的作用下,可燃性液体蒸发生成可燃性蒸气,可燃性蒸气与氧气或者氧化剂混合生成的可燃性混合气,在点火源释放的热能作用下,达到着火条件而起火。所以,液体蒸发是液体燃烧的先决条件。在常温条件下,不同液体的蒸发速率是不同的,因而在液面上方,可燃蒸气和空气形成的可燃混合气的着火能力也有所区别。蒸发快的比蒸发慢的要危险。饱和蒸气压及沸点是表征液体蒸发特性的重要参数。图1-11 可燃液体的着火过程(2)液体的闪燃与点燃。在低温条件下易燃、可燃液体蒸气以及空气混合到达一定的浓度,遇到明火点燃即发生蓝色火焰且一闪即灭,不再继续燃烧的现象,叫作闪燃。出现闪燃的最低温度叫闪点。由于当时液体蒸发的速率尚不能达到燃烧的需要,所以闪燃出现的时间不长。随着温度的升高,液体的蒸发加快,达到着火浓度的时间缩短,此时便有起火甚至爆炸的危险了。实际应用中常用闪点来衡量液体的火灾安全特性。液体的闪点越低,蒸发性越好,其火灾危险性越大。因此,闪点是易燃、可燃液体即将起火燃烧的前兆。对于防火而言,闪点具有重要的意义。测定闪点有开口杯法和闭口杯法,通常前者用于测定高闪点液体,后者用于测定低闪点液体。

表1-6列出了常见可燃液体的闪点。从表中能够看出,许多液体的闪点低于常温。为了便于防火安全管理,通常把闪点低于45℃的液体称为易燃液体,闪点高于45℃的叫作可燃液体。在建筑防火设计中,常以28℃与60℃为界,把易燃和可燃液体分为甲、乙、丙三类火险物质。闪点小于28℃的可燃液体属甲类火险物质,比如汽油;闪点大于等于28℃、小于60℃的可燃液体属乙类火险物质,例如煤油;大于等于60℃的可燃液体属丙类火险物质,比如柴油、植物油。表1-6 常见可燃液体的闪点

随着液体温度的升高,其蒸气浓度会进一步增大,到一定温度再遇到明火时,便可发生持续燃烧,这一温度叫作该液体的燃点。与燃料气的可燃极限类似,可燃液体的着火温度也有下限与上限之分。着火温度下限指的是液体在该温度下蒸发生成的蒸气浓度等于其可燃极限下限,着火温度下限也就是该液体的燃点。着火温度上限指的是该液体在该温度下蒸发出的蒸气浓度等于其可燃极限上限。表1-7列出了液体的着火温度极限。表1-7 液体的着火温度极限(3)池火及流淌火灾。在表面张力的作用下,当可燃液体由容器或者管道中流淌出来,受到了某种固体壁面阻挡,就极易积聚起来形成不规则的大面积液池。在火灾中,可燃液体燃烧的主要形式是液面燃烧,即火焰直接在液池表面上生成,通常称为池火。盛放在敞口容器中的液体为一种典型的池火。液池的大小可以通过它的当量直径来度量,是决定池火特性的一个重要参数。伯利诺夫与卡迪亚罗夫对直径从3.7~22.9mm的碳氢可燃物池火的研究结果表明,池火的液面下降速率及火焰高度随池火直径的变化可以分为三个区域:当直径D小于0.03m时,火焰为层流火焰,液面下降速率随池火直径的增加而下降;直径D>1.0m时,火焰为充分湍流状态,液面下降速率和池火直径无关;直径处在0.03m

池火中液面的下降速率可由下式给出:

式中 R——液面下降速率,m/s;3

ρ——液体的密度,kg/m;

L——液体蒸发热,kJ/kg;v2——火焰供给液面的面积热流量,kW/m;2——其他热源供给液面的面积热流量,kW/m2——通过燃料表面的热损失速率,kW/m。图1-12 油类池火中液面下降速度和火焰高度随池径的变化

在自燃燃烧情况下,由火焰供给液面的面积热流量为液体所得到的热量的主要来源,包括通过容器边缘对液面的导热、对液面的直接对流传热和辐射换热三项之和。

式中 D——液面的直径,m;

T——火焰的温度,K;F

T——液体的温度,K;L3

K——综合考虑各种导热项而引入的系数,kW/(m·K);14

K——对流传热系数,kW/(m·K);2

K——包括斯忒藩-玻耳兹曼常量和由火焰对液面传热的形状因3子;

K——不仅包括关联平均光程与液池直径的比例因子,而且包4

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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