煙氣控制條件下狹長(zhǎng)空間煙氣分層蔓延特性研究.pdf

1、隨著城市化進(jìn)程的不斷加速和科學(xué)技術(shù)的日新月異,狹長(zhǎng)空間的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用取得飛速發(fā)展,尤其是以公路隧道,地鐵隧道等為代表的大型樞紐交通系統(tǒng),以光纖、光纜為代表的大型信息交互系統(tǒng),其媒介傳輸空間均為狹長(zhǎng)形態(tài)。
　　 狹長(zhǎng)空間是一種應(yīng)用逐漸廣泛的建筑結(jié)構(gòu)形式,就其建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)而言,可以總結(jié)為:空間狹長(zhǎng),側(cè)壁受限,兩端出口,強(qiáng)制通風(fēng)。狹長(zhǎng)空間在交通、信息、工業(yè)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用也給該類型建筑設(shè)施的防火保護(hù)提出了新的難題。主要表現(xiàn)在,當(dāng)狹長(zhǎng)空

2、間發(fā)生火災(zāi)時(shí),其建筑結(jié)構(gòu)的特殊性決定其煙氣輸運(yùn)特性往往不同于其他類型的建筑。而且,狹長(zhǎng)空間發(fā)生火災(zāi)時(shí),人員只能雙向疏散,此時(shí)的狹長(zhǎng)空間不僅是煙氣蔓延的主要途徑,也是人員逃生的主要路徑。因此狹長(zhǎng)空間的煙氣控制更為困難,安全要求更為苛刻。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,大約85％的傷亡是由火災(zāi)中的有毒煙氣造成的。采取有效的方法來(lái)控制火災(zāi)煙氣的蔓延擴(kuò)散尤為重要。
　　 隨著不斷增長(zhǎng)的狹長(zhǎng)空間的安全要求,越來(lái)越多的可靠的技術(shù)需要被采用到狹長(zhǎng)空間火災(zāi)的煙氣

3、控制中,煙氣控制技術(shù)的發(fā)展吸引眾多的研究學(xué)者對(duì)其研究領(lǐng)域進(jìn)行研究。本次研究的目的是考察排煙條件下的煙氣流動(dòng)特性和細(xì)水霧作用下煙氣流動(dòng)特性的變化。
　　 首先,通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究浮力驅(qū)動(dòng)的煙氣在狹長(zhǎng)空間流動(dòng)的輸運(yùn)特性,以及垂直方向的溫度分布規(guī)律,縱向方向的溫度分布規(guī)律,從而能夠通過(guò)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式推導(dǎo)整個(gè)狹長(zhǎng)空間任意一點(diǎn)的溫度分布情況。通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究熱通量及輻射熱通量的變化規(guī)律,以及煙氣層特性對(duì)輻射熱通量變化的影響。

4、
　　 其次,通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究考察了機(jī)械排煙和通風(fēng)對(duì)煙氣流動(dòng)的影響。研究得出“局限速度”V*和“局限距離”L之間存在線性的關(guān)系?；馂?zāi)熱釋放速率對(duì)“局限速度”V*的之間存在冪函數(shù)的關(guān)系。另外,排煙系統(tǒng)的豈能能夠降低煙氣溫度并提高煙氣層的高度,從而能夠減少煙氣層對(duì)地面物體的熱輻射。
　　 第三,通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究考察細(xì)水霧和煙氣層之間的相互作用。提出細(xì)水霧對(duì)煙氣層的冷卻模型,分三種情況對(duì)細(xì)水霧的冷卻效果進(jìn)行分析,分別為:薄煙

5、氣層、厚煙氣層和弄煙氣層。理論分析得出細(xì)水霧的冷卻效果隨著水霧噴頭傾斜角度的增加而增加,細(xì)水霧的吸熱量隨著水霧流量的增加而增加,同時(shí),細(xì)水霧的吸熱量與對(duì)流熱釋放速率之間存在線性的關(guān)系。
　　 最后,通過(guò)參量分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究得出細(xì)水霧洗刷煙氣的效率。研究結(jié)果得出除煙效率隨著細(xì)水霧壓力的增加而增加,隨著細(xì)水霧流量的增加而增加。通過(guò)理論分析研究細(xì)水霧霧滴顆粒與煙氣顆粒之間凝并的物理過(guò)程機(jī)理。煙氣顆粒對(duì)霧滴的附著能力取決于煙顆粒與空氣

6、之間的表面張力,煙顆粒與霧粒之間的表面張力和空氣與霧粒之間的表面張力。實(shí)驗(yàn)引入SEM電子掃描電鏡對(duì)細(xì)水霧施加前后煙氣顆粒的貌型變化進(jìn)行了研究。
　　 本次研究提出了基于雙區(qū)域模型的狹長(zhǎng)空間溫度分布的關(guān)系式。研究結(jié)果顯示狹長(zhǎng)空間溫度的分布與距離之間的關(guān)系符合指數(shù)函數(shù)。研究得出了不同熱釋放速率下的“局限速度”V*和“局限距離”L之間的線性關(guān)系。研究給出了煙氣層熱輻射的數(shù)學(xué)模型和細(xì)水霧吸熱冷卻的數(shù)學(xué)模型。另外,研究給出了判斷煙氣顆粒附