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火灾烟气毒性气体在狭长通道内迁移的模拟实验研究.pdf
中国工程热物理学会 燃烧学
学术会议论文 编|号:064066
火灾烟气毒性气体在狭长通道内迁移的模
拟实验研究木
冯文兴,杨立中“
中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,安徽合肥230026
摘要利用狭长通道的小型实验台模拟研究了火灾烟气毒性成分的迁移规律。结果发现,火灾烟气毒
性成分的水’F方向上的演变则非常相似,而不同高度的水平面上的烟气成分浓度有些差别主要是建筑
结构中各种开口或者空气流动造成的。数据表明, C0等气体到达浓度峰值的时间随着高度的降低而
逐渐增加。特别的是,倪和Cm的到达峰值时间比较一致,而C0与前两者不一致,整体滞后80秒左右,
返uJ+能I大I为热削’e在传播过程又新生成J,CO。
关键词 火灾烟气,狭长通道,毒性成分,cO,实验研究
0引言
近年来,地铁等建筑结构中多次发生火灾,造成了严重的人员伤亡和财物损失,对
其的研究被广泛关注。能否有效地评价此种情况下烟气的毒性对于狭长空间结构中火灾
的安全评估非常重要,然而相关的烟气毒性成分传播及其空间分布的研究还不丰富。
火灾中所引起的危害主要是热量、烟气和缺氧这三种因素作用的结果。对丁:多数火
灾而言,相对下由热量和燃烧造成的损害,烟气所造成的伤害比例最大。统计研究表明,
火灾中80%以上的死亡者是由丁烟气的影响,其中大部分是因为吸入了毒性气体(主要
是CO)昏迷后而致夕E的【ll,而美国有关统计表明:大约有2/3的烟气中毒遇害者是在离
起火点很远处的走廊或者房间。近些年,国内外对于火灾中烟气危害性的研究主要是以
实验研究为主,集中于两个方面:一方面是生物实验研究,在各种各样的测试装置里面
将坷i川浓度的有毒成分施’F动物来研究烟气毒性;另~方面研究主要集中在材料的燃烧
与热解,分析其中特殊成分或有害气体的释放过程12。J。
最近一些研究者开始主要是以针对火灾中烟气毒性成分的空间分布特别是垂直分
布,用以评价烟气毒性…01,本文作者也开展了烟气垂直空间分布的研究【lll。本文通过
设汁的小尺寸实验,模拟研究了狭长通道中的火灾烟气迁移演变的规律。
1实验
1.1实验装置
实验在一个模拟酱通建筑结构巾狭长走廊及其末端连接的房间的实验台E进行。如
垠金项Lj:r日家白然科学皋会项kl(No
758
图l所示,实验台包含一个狭K的箱体。其一端安放一个火源箱体,形成了L型结构。
入彳i棉筲隔热层约。火源箱体与外界有一个直径为O.13m的圆形通风口,圆心高度为
的以侧有一个耐热玻璃观察窗,左侧有一个实验操作门,实验中其是密封的。实验燃料
烧盘中,燃料盘放在火源箱体的中央,表面高度为0.08m。
t^u^
3.燃烧室
图1.实验装置示意图
1.2测量
实验中,用SL.8000电子天平测量燃烧过程中的燃料质量的变化情况,以便掌握每
次实验的重复性。为研究火灾烟气传播过程中毒性成分空间传播分布演变过程,实验在
走廊箱体中设置了气体分析的取样点。如图1所示,分别在走廊箱体狭长方向中心线上
海英盛电子仪器公司生产的M9000型燃烧分析仪,可同时测量烟气温度、烟气中
的02、CO、C02,测量的误差范围是5%。由于测量仪器数量的限制和实验具有良好的
¨f重复性,每次实验测量2个取样点,然后将多次(2~4次)实验的数据进行平均计算
取平均值作为分析数据。实验前,检查实验台、校准各种测量仪器。实验时,从操作门
为主要考察对象,肖取样点CO的浓度降为其峰值的10%以’FB,-J,停止实验测量。实验
,k进{J二/97次,每种L况取样点的次数如表I所示。
2结果与讨论
2.1烟气成分的水平分布
I纠2给出T
509燃料时往彳i州高度上水平方向上二个位置处所测鞋的02、C02、CO
为代辰。从吲2可以发现:
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