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通常情况下,火灾都有一个由小到大、由发展到熄灭的过程,其发生、发展直至熄灭的过 程在不同的环境下会呈现不同的特点。本节主要介绍建筑火灾蔓延的传热基础、烟气蔓延及火 灾发展的几个阶段。
一、建筑火灾蔓延的传热基础
热量传递有三种基本方式,即热传导、热对流和热辐射。建筑火灾中,燃烧物质所放出的 热能通常是以上述三种方式来传播,并影响火势蔓延和扩大的。热传播的形式与起火点、建筑材料、物质的燃烧性能和可燃物的数量等因素有关。火场上,可以用热通量,即单位时间通过 单位面积的热量大小,来衡量热能传递的强度。依据热传递方式的不同,热通量分为传导热通 量、对流热通量和辐射热通量。
(一)热传导
热传导又称导热,属于接触传热,是连续介质就地传递热量而又没有各部分之间相对的宏 观位移的一种传热方式。从微观角度讲,之所以发生导热现象,是由于微观粒子(分子、原子 或它们的组成部分)的碰撞、转动和振动等热运动而引起能量从高温部分传向低温部分。在固 体内部,只能依靠导热的方式传热;在流体中,尽管也有导热现象发生,但通常被对流运动所 掩盖。不同物质的导热能力各异,通常用热导率(即单位温度梯度时的热通量)表示物质的导 热能力。同种物质的热导率也会因材料的结构、密度、湿度、温度等因素的变化而变化。常用 材料的热导率见表 1-2一1。
对于起火的场所,热导率大的材料,由于能受到高温作用迅速加热,又会很快地把热能 传导出去,在这种情况下,就可能引燃没有直接受到火焰作用的可燃物质,利于火势传播和蔓 延。
(二)热对流
热对流又称对流,是指流体各部分之间发生相对位移,冷热流体相互惨?昆引起热量传递的 方式。热对流中热量的传递与流体流动有密切的关系。当然,由于流体中存在温度差,所以也 必然存在导热现象,但导热在整个传热中处于次要地位。工程上常把具有相对位移的流体与所 接触的固体表面之间的热传递过程称为对流换热。
一般来说,建筑发生火灾过程中,通风孔洞面积越大,热对流的速度越快;通风孔洞所处 位置越高,对流速度越快。热对流对初期火灾的发展起重要作用。
(三)热辐射
辐射是物体通过电磁波来传递能量的方式。 热辐射是因热的原因而发出辐射能的现象。 辐 射换热是物体间以辐射的方式进行的热量传递。与导热和对流不同的是,热辐射在传递能量时 不需要互相接触即可进行,所以它是一种非接触传递能量的方式,即使是太空,热辐射也能照 常进行。最典型的例子是太阳向地球表面传递热量的过程。
火场上的火焰、烟雾都能辐射热能,辐射热能的强弱取决于燃烧物质的热值和火焰温度。 物质热值越大,火焰温度越高,热辐射也越强。辐射热作用于附近的物体上,能否引起可燃物 质着火,要看热源的温度、距离和角度。
二、建筑火灾烟气的流动过程
火灾发生在建筑内时,烟气流动的方向通常是火势蔓延的一个主要方向。 5∞℃以上热炯 所到之处,遇到的可燃物都有可能被引燃。烟气流动会受到建筑结构、开口和通风条件等限 制。建筑内墙门窗、楼梯间、坚井管道、穿墙管线、闷顶以及外墙面开口等成为烟气蔓延的主要 途径。
了解建筑火灾烟气蔓延流动的过程和规律,对于理解火灾自动报警系统、自动喷水灭火系 统、防烟排烟系统等建筑消防设施的设计原理以及建筑构件耐火等级要求、人员安全疏散设计 要求具有十分重要的意义。