第二节液体可燃物中的火灾蔓延.PPT

第二节 液体可燃物中的火灾蔓延 根据液体可燃物所处的状态，其火灾蔓延可能有以下几种情况：油池（油罐）火灾、油面火灾、含油的固面火灾及液雾火灾等。下面对它们分别进行介绍。 小节名 描述油池（油罐）火灾最重要的特征参数是液面下降速度，即单位时间里油品燃料的消耗量。大量的实验结果表明：液面下降速度与容器直径有关，如图4-5所示。 图4-5 油池火中液面下降速度与容器直径的关系 油池火中液面的下降速度应当等于火焰向液体传入热量引起液体蒸发而导致液面下降的速度。液面上方液体蒸气的扩散速度决定了燃烧速度，而这种燃烧的形式显然应为扩散火焰。这样就明确了整个过程中，传热、传质、流动与化学反应的关系，为进一步分析问题打下了基础。 小节名 从火焰传入液体的热量主要包括：① 从容器器壁向液体的传热；② 液面上方高温气体向液体的对流传热；③ 火焰及高温气体向液体的辐射传热等。油池器壁与火焰根部距离很近，故器壁温度可取为液体温度（Tl）。器壁附近气体的温差为TF-Tl，这里TF为火焰温度。从器壁向液体的传热量为： (4-12) 式中，d为油池直径；λ为气体导热系数。 油池上方高温气体向液体的对流传热量为： (4-13) 式中，h为对流传热系数。 假设高温气体的温度等于火焰的温度，火焰及高温气体向液体的辐射传热量为： (4-14) 小节名 式中，ΦF为火焰及高温气体对液面形态系数；εF为火焰及高温气体辐射率；ελ为液体辐射率。 传入液体的热量起到两中作用，一是使液体的温度升高；二是使液体蒸发。使液体升温的热流量为： (4-15) 这里，Cpl、ρl和To分别为液体热容、密度和初温。 使液体蒸发的热流量为： (4-16) 式中，Vl为液面下降速度；Lv为室温条件下液体蒸发潜热。 将式（4-12）~（4-15）代入（4-16）中，可得： (4-17) 小节名 当油池直径d很小时，式（4-17）中右端第1项相对较大，忽略其他各项后得到：Vl与d近似成反比关系；当d很大时，式（4-17）中右端第1项相对较小，可以忽略不计，所以有Vl与d无关的结论。这些进一步证明了图4-5中实验结果的正确，这也说明在油池火灾中，蒸发过程是火灾蔓延的控制过程。要控制蒸发过程，必须控制液体与外界环境的换热过程。因此，采用泡沫灭火剂在液面上生成一层泡沫层，既能减少向液体的传热量，又能阻止液体的燕发，是一种防治油池火灾的好方法。 如果在油池中有积水，水一般沉在油池的底部，但水的沸点（100oC）远低于油的沸点。根据上述讨论，火焰向液体油传热的同时，油必然也向水传热，所以沉积在油池底部的水会不断生高。当水温上升到水的沸点时，水就会沸腾。而水面以上有一层油，这层油的最上层又处于蒸发、燃烧状态。 小节名 因此，沸腾的水蒸汽将带着蒸发、燃烧的油一起沸腾。这样就可能发生极其危险的扬沸现象，即沸腾的水蒸汽带着燃烧着的油向空中飞溅。一般飞溅的油滴在飞溅过程中和散落后将继续燃烧，造成火灾的迅速扩大。研究结果表明，飞溅高度和散落面积与油层厚度、油池直径等有关，一般散落面积的直径（D）与油池直径（d）之比均在10以上，即D/d10。 由于扬沸带出的燃油原来呈池火燃烧状态，喷出之后呈液滴燃烧状态，改善了燃烧条件，燃烧强度大大提高，危险性随着增加。如果油池周围还有其他可燃物，这些可燃物将被点燃；如果油池周围还有从事灭火工作的人员和设备，必然造成很大的伤亡和损失。因此，对油池火灾而言，一定要避免扬沸现象的发生，针对这一要求，目前正对扬沸现象及其产生条件、沸前现象等进行研究，为防火对策提供依据。 小节名 油面火指的是在大面积的水面上，有一层较薄的浮油，这种浮油燃烧时引起的火灾称为油面火。油面火与油池火的区别在于：油面火有一个不断的扩大过程。一旦着火，很快就在整个油面上形成火焰。由于燃烧情况不同，蔓延规律也不同，描述该过程的参数也不相同。 在静止环境中，油的初温对火焰蔓延速度有显著影响。开始时油面火蔓延速度随着初温的升高而变大；当初温达到某个值之后，油面火蔓延速度趋于某个常数。对于甲醇液面火来讲，因甲醇的闪点为11oC，当温度达到20oC之后，在甲醇液面上方便形成了一定浓度的甲醇蒸气，该蒸气与空气混合后形成具有一定混合比的预混可燃气。这个预混可燃气的火焰传播速度是一定的，所以甲醇液面火的蔓延速度就趋于某个常数。这个常数就是最大甲醇浓度与空气混合后的预混可燃气的层流火焰传播速度。不同的燃料火焰传播速度具有不同的值。 小节名 实验结果表明，当油的初温低于闪点温度时，液