典型噴淋條件下火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、水噴淋系統(tǒng)是大型建筑中常用的消防設(shè)施?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，從噴頭噴出的大量液滴通過對流作用不斷冷卻煙氣，煙氣的浮力大大降低，使得其它消防子系統(tǒng)特別是排煙系統(tǒng)的性能受到很大影響。在一些內(nèi)部凈空高度很大的建筑中，這一現(xiàn)象尤其突出。研究水噴淋與煙氣的相互作用，分析水噴淋作用時(shí)煙氣層的流動(dòng)狀態(tài)，正是解決上述問題的關(guān)鍵所在。 本文的工作圍繞水噴淋與煙氣層的相互作用問題展開，包括三個(gè)方面：一是熱煙氣作用下閉式噴頭的響應(yīng)特性；二是水噴淋與煙氣的相互作

2、用；三是水噴淋與自然排煙共同作用是煙氣的運(yùn)動(dòng)特性。 研究的第一部分是熱煙氣環(huán)境中閉式噴頭的響應(yīng)特性。本部分首先分析在幾種不同火源條件下噴頭的響應(yīng)時(shí)間，給出了穩(wěn)定火源和t2火源時(shí)噴頭響應(yīng)時(shí)間的擬合公式。而后，分析了噴頭啟動(dòng)的可能性問題：啟動(dòng)噴頭的臨界火源功率。結(jié)果表明，噴頭響應(yīng)時(shí)間和啟動(dòng)噴頭的火源功率受諸多因素的影響。這些因素包括：噴頭的安裝高度、環(huán)境溫度、火災(zāi)增長方式、響應(yīng)時(shí)間常數(shù)以及噴頭與火源中心的水平距離等。 第二部

3、分圍繞水噴淋與煙氣的相互作用展開。 引入合理的假設(shè)，本文推導(dǎo)了液滴在煙氣中運(yùn)動(dòng)的描述方程，并采用無量綱分析方法對方程進(jìn)行簡化。表明無量綱溫升主要由煙氣層初始厚度、無量綱噴頭工作壓力和噴頭物理結(jié)構(gòu)決定。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)噴頭工作壓力大于0.5MPa時(shí)，水噴淋作用后煙氣準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的平均溫升與無量綱壓力之間的依賴關(guān)系可以通過冪指數(shù)函數(shù)(g)g/ζ=a(P)bd進(jìn)行描述。系數(shù)a的大小由噴頭的幾何結(jié)構(gòu)確定，系數(shù)b與噴嘴直徑的4次方成反比。

4、 在Bullen的基礎(chǔ)上，采用煙氣—空氣交界面薄層上單位體積內(nèi)液滴對煙氣的拖曳力D'd，L與單位體積煙氣的浮力Bg,L'之比作為判據(jù)，分析水噴淋作用后煙氣層的穩(wěn)定性。通過一系列實(shí)驗(yàn)，給出了D'd,L/B'g,L的值與水噴淋工作壓力之間的定量關(guān)系。 本文的第三部分討論水噴淋和自然排煙作用后煙氣的運(yùn)動(dòng)特性問題，提出了水噴淋與自然排煙作用時(shí)煙氣層失去穩(wěn)定性的臨界條件。結(jié)果表明：設(shè)置了自然排煙時(shí)煙氣的溫度要比未采用自然排煙時(shí)高很多，自