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拓展學(xué)習(xí)丨第五課:火災(zāi)初期階段「2」

 

 火場(chǎng)中的一切并非都在燃燒,煙氣中儲(chǔ)存了大量能量。


火場(chǎng)另一影響因素

熱釋放速率

      

        在特定時(shí)間內(nèi)釋放的熱量,被稱為熱釋放速率,并用J/s(焦耳每秒)或W(瓦)表示。

 

        熱釋放速率為我們提供了評(píng)估火災(zāi)規(guī)模的方法,幫助我們確定滅火行動(dòng)的范圍。當(dāng)確定范圍后,就可以依據(jù)不同的滅火方法和滅火裝備的能力范圍對(duì)火勢(shì)進(jìn)行控制。

 

        燃料表面的熱釋放速率取決于燃料表面釋放熱解氣體的質(zhì)量。質(zhì)量損失速率由許多因素控制。

燃料表面的能量守恒

 

        通風(fēng)對(duì)燃燒效率有重大影響。

 

        通風(fēng)越少,燃燒效率越低并且煙氣層中聚積的氣體越多。

 

        室內(nèi)火災(zāi)的熱釋放速率約為2—5MW。與之相比較,火柴可以產(chǎn)生80W,香煙的只有5W。沙發(fā)約1—2MW,受廢紙簍內(nèi)物品的影響,其熱釋放速率約0.05—0.3MW。

 

        在過去幾十年中,廣泛使用復(fù)合木制材料給防火工作帶來了新的挑戰(zhàn)。

 

       例如,泡沫塑料具有低熱導(dǎo)率k和低密度,致使泡沫塑料能被快速點(diǎn)燃并導(dǎo)致火焰迅速蔓延。

 

       泡沫塑料也會(huì)使火災(zāi)會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生轟燃。

 

        快速轟燃的原因也是塑料燃燒時(shí)會(huì)滴落的熔融物。這種情況下火災(zāi)會(huì)蔓延迅速并產(chǎn)生很高的熱釋放速率。

   

        因此泡沫塑料的使用量及分布方式對(duì)于火災(zāi)是否會(huì)發(fā)展到轟燃至關(guān)重要。

 

       在燃燒技術(shù)方面,一千克材料蒸發(fā)所需的熱量(蒸發(fā)熱ΔHL)以及燃燒熱(即一千克物質(zhì)燃燒釋放的熱量ΔHC)都會(huì)有很大區(qū)別。

 

        ΔHC和ΔHL的商,就是所謂的燃燒值:代表燃燒釋放的熱量和汽化材料所消耗的熱量之間的比值。

       

        ΔHC和ΔHL的比值表示在燃燒過程中生成的熱量是消耗熱量的幾倍。

 

        固體材料生成的熱量大約是消耗的熱量的3-30倍。

 

        燃料性質(zhì)和通風(fēng)條件是不完全燃燒煙氣產(chǎn)生的關(guān)鍵因素,它們能夠決定特定情況下材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性大小。

 

        雖然比較不同材料的各自特性并不能顯示出它們?cè)谡鎸?shí)火災(zāi)中的燃燒特點(diǎn)。但是熟悉不同材料的特性和它們之間的差異很有意義。

 

       對(duì)于熱塑性塑料,當(dāng)溫度升高時(shí)會(huì)軟化并熔化,這時(shí)材料會(huì)像液體一樣。火災(zāi)時(shí)熱輻射甚至?xí)?dǎo)致遠(yuǎn)距離的塑料的軟化或熔化,甚至?xí)苯悠鸹鹑紵?/p>

 

        熔化的材料可以被火災(zāi)產(chǎn)生的熱輻射點(diǎn)燃,或是被著火的滴落物點(diǎn)燃,或被掉落在熔化材料上的燃燒物點(diǎn)燃。

 

        一些塑料含有很高的內(nèi)能。如果通風(fēng)條件不好,煙氣中就會(huì)含有大量不完全燃燒產(chǎn)物。若此時(shí)是塑料燃燒,就很有可能導(dǎo)致轟燃。

 

       燃燒熱是材料燃燒釋放出的熱量。熱能的釋放量以J/kg表示。木材完全燃燒時(shí)釋放的熱量約17—20MJ/kg。

 

       不同塑料的燃燒熱值會(huì)有很大差異。有些幾乎不釋放熱量。另一些塑料,如熱塑性塑料,其燃燒釋放的熱量相當(dāng)于燃油,約40-50MJ/kg。

 

 
 
 

燃燒效率

 
 

 

        燃燒效率通常由字母χ表示。當(dāng)χ等于1時(shí),釋放出的能量最大。

 

        不完全燃燒程度通常用1-χ表示,它決定上部煙氣層能儲(chǔ)存多少未被釋放的能量。

 

        一些情況下煙氣被點(diǎn)燃時(shí),這些能量可以轉(zhuǎn)化為熱能,并增加房間內(nèi)的熱輻射。

 

        對(duì)塑料來說,在供應(yīng)充足空氣的情況下,χ可以低至0.5。但甲醇的燃燒效率χ接近1.0。

 

        如果空氣供應(yīng)受限,χ將變低,在煙氣層中會(huì)有更多不完全燃燒氣體。

 

       很多情況下,熱煙氣層可以被點(diǎn)燃。

 

       這可能發(fā)生在通風(fēng)控制型火災(zāi)中或燃料控制型火災(zāi)中。煙氣中的火焰?zhèn)鞑ニ俾室蚧鹧骖愋投悺?/p>

 

       我們的滅火戰(zhàn)斗服在高溫下只能抵御短暫時(shí)間。在1200℃的條件下,RB-90型戰(zhàn)斗服在其第二層材料燒毀前只能堅(jiān)持7s。佩戴空呼的消防員在200—300℃的條件下能夠忍受幾分鐘。