热辐射造成的火灾在建筑物间的蔓延.pptVIP

第八节 热辐射造成的火灾在建筑物间的蔓延 建筑物起火燃烧后，热量向四周传递，如果临近建筑物获得的热量达到某一个临界值，就可以点燃可燃物，引起火灾在建筑物间蔓延。由于热烟气具有向上蔓延的特点，所以因热对流造成临近建筑物起火的可能性较小，引起建筑间火灾蔓延的主要途径是火灾产生的热辐射。 实验发现当木屋之间的距离小于1m时，很容易蔓延；而当木屋间距大于起火建筑物高度的2.5~3.0倍时，蔓延的可能性很小。实验测定木屋建筑物的安全距离如表4-5所列；表面涂抹16.5mm厚砂浆建筑物的安全距离如表4-6所列。 表4-5 木屋因辐射起火的安全距离 小节名 火灾能否在建筑物间蔓延与起火建筑通过窗口向外的辐射热量有很大关系。木屋燃烧过程产生的热量等于已烧掉可燃物质量与木材低热值的乘积，烧掉可燃物质量等于可燃物总质量与火灾熄灭后残渣质量之差。为便于比较，通常采用单位面积释放的热量来表示木屋燃烧过程产生热量的多少。木屋单位面积释放的热量约为340~500kcal/m2。需要指出的是，在起火燃烧的过程中始终存在热辐射，且燃烧越猛烈，热辐射越强。 在起火建筑物对面设置竖向墙板可测得通过窗口向外的热辐射强度。经计算，测得的总辐射热量大约仅占燃烧总热量的2.9~3.7%；砖混结构建筑起火，由窗口向外辐射的热量，远小于木屋火灾，大约为总发热量的1.8%左右。 小节名 木材表面受辐射热作用，温度逐渐升高，直到发火自燃。 (一) 木材受辐射热作用起火的经过 实验发现，当建筑物起火之后，其对面带屋檐的木墙板接受到辐射热，表面放出白烟，从木墙板的屋檐下呈旋涡状流出。随木墙板接受的热量增多，热解产生的烟气量逐渐增多。大部分热量被试件的上部接受，随后在某一位置出现一些受辐射热最大的点，称为M点。此后，白烟减少（可能是水分蒸发完了），炭化加快，发出劈啪的爆裂声。当M点的温度超过200oC以后，板上出现赤热点，并迅速进入无焰燃烧，且无焰燃烧多数先在木节的周围及板的锯口等处发生。 在无焰燃烧的情况下，若用明火（如用烧着的引火纸），只要接触0.3~0.5s，墙板便可被点燃。如果无明火，无焰燃烧仍将继续下去，不会很快发火，燃烧面积在表面逐渐扩大，且向纵深发展致使木板内部也呈无焰燃烧状态。当表面的温度达到400~500oC时，即使没有明火引燃，试件也可起火自燃。试件一旦起火燃烧，整个墙面在1~3s内将完全起火燃烧，并导致内部也发生燃烧。 小节名 实验发现，当有微风（风速小于2m/s）时，墙面的升温速度明显减小。试件从无焰燃烧到起火自燃所经历的时间也明显延长。 实验还发现，相对于材料断面的大小而言，建筑材料表面所接受的热辐射强度对材料起火难易的作用更显著。材料表面接受的辐射强度越大，起火所需时间就越短。例如，当木板一面受到热辐射时，受热区域的温度与木板的厚度无关。材料是否能被点燃主要取决于材料性质、辐射强度和辐射持续时间。 木材表面热解可燃气的释放速度与热辐射强度有关。若辐射强度达到某一临界值，热解可燃气与空气混合后的浓度足够大，气体温度足够高，气体将被点燃。 (二) 木材表面温升与辐射强度的关系 不同热辐射强度条件下可燃材料表面温度与时间的关系如图4-35所示。图中○、● 和×分别表示实验结果、材料处于无焰燃烧状态和材料起火自燃。在曲线A中，木材表面受的辐射强度约为14~23×104J/m2·s；在曲线B和曲线C中，这一辐射强度分别约为10~12×104J/m2·s和5~10×104J/m2·s。 小节名 实验发现，同一辐射强度下，木材新旧程度对起火时间有很大影响。旧木材比新木材更易起火。旧木材到达无焰燃烧温度时间仅为同类型新木材1/2~1/3，而旧木材无焰燃烧温度比新木材约低20oC。 图4-35 不同辐射强度下木材表面温升与时间 (三) 点燃材料的临界辐射强度 当材料接受辐射后，其表面温度升高，同时热量也将以热传导的形式由表面向内部传导。辐射强度越高，材料升温速度和材料起火速度越快。木材点燃时间和热辐射强度的关系曲线如图4-36所示。 小节名 图4-36 木材点燃时间与热辐射强度关系曲线 实验所用惰性材料纤维板表面起火的自燃温度是525oC，表面的点燃温度是350oC。当辐射强度确定之后，就可估计表面温度升到燃点所需要的时间。显然表面温度是热辐射强度、照射时间、材料表面热量损失以及材料热性能参数的函数。 当辐射热低于某一入射强度，材料表面温度则不可能达到燃点，因而不可能被点