煙氣控制條件下狹長空間煙氣分層蔓延特性研究.pdf

1、隨著城市化進程的不斷加速和科學技術(shù)的日新月異,狹長空間的開發(fā)和應用取得飛速發(fā)展,尤其是以公路隧道,地鐵隧道等為代表的大型樞紐交通系統(tǒng),以光纖、光纜為代表的大型信息交互系統(tǒng),其媒介傳輸空間均為狹長形態(tài)。
　　 狹長空間是一種應用逐漸廣泛的建筑結(jié)構(gòu)形式,就其建筑結(jié)構(gòu)的特點而言,可以總結(jié)為:空間狹長,側(cè)壁受限,兩端出口,強制通風。狹長空間在交通、信息、工業(yè)等領(lǐng)域的廣泛應用也給該類型建筑設施的防火保護提出了新的難題。主要表現(xiàn)在,當狹長空

2、間發(fā)生火災時,其建筑結(jié)構(gòu)的特殊性決定其煙氣輸運特性往往不同于其他類型的建筑。而且,狹長空間發(fā)生火災時,人員只能雙向疏散,此時的狹長空間不僅是煙氣蔓延的主要途徑,也是人員逃生的主要路徑。因此狹長空間的煙氣控制更為困難,安全要求更為苛刻。統(tǒng)計結(jié)果顯示,大約85％的傷亡是由火災中的有毒煙氣造成的。采取有效的方法來控制火災煙氣的蔓延擴散尤為重要。
　　 隨著不斷增長的狹長空間的安全要求,越來越多的可靠的技術(shù)需要被采用到狹長空間火災的煙氣

3、控制中,煙氣控制技術(shù)的發(fā)展吸引眾多的研究學者對其研究領(lǐng)域進行研究。本次研究的目的是考察排煙條件下的煙氣流動特性和細水霧作用下煙氣流動特性的變化。
　　 首先,通過理論分析和實驗模擬研究浮力驅(qū)動的煙氣在狹長空間流動的輸運特性,以及垂直方向的溫度分布規(guī)律,縱向方向的溫度分布規(guī)律,從而能夠通過經(jīng)驗關(guān)系式推導整個狹長空間任意一點的溫度分布情況。通過理論分析和實驗模擬研究熱通量及輻射熱通量的變化規(guī)律,以及煙氣層特性對輻射熱通量變化的影響。

4、
　　 其次,通過實驗研究考察了機械排煙和通風對煙氣流動的影響。研究得出“局限速度”V*和“局限距離”L之間存在線性的關(guān)系?；馂臒後尫潘俾蕦Α熬窒匏俣取盫*的之間存在冪函數(shù)的關(guān)系。另外,排煙系統(tǒng)的豈能能夠降低煙氣溫度并提高煙氣層的高度,從而能夠減少煙氣層對地面物體的熱輻射。
　　 第三,通過理論分析和實驗研究考察細水霧和煙氣層之間的相互作用。提出細水霧對煙氣層的冷卻模型,分三種情況對細水霧的冷卻效果進行分析,分別為:薄煙

5、氣層、厚煙氣層和弄煙氣層。理論分析得出細水霧的冷卻效果隨著水霧噴頭傾斜角度的增加而增加,細水霧的吸熱量隨著水霧流量的增加而增加,同時,細水霧的吸熱量與對流熱釋放速率之間存在線性的關(guān)系。
　　 最后,通過參量分析和實驗模擬研究得出細水霧洗刷煙氣的效率。研究結(jié)果得出除煙效率隨著細水霧壓力的增加而增加,隨著細水霧流量的增加而增加。通過理論分析研究細水霧霧滴顆粒與煙氣顆粒之間凝并的物理過程機理。煙氣顆粒對霧滴的附著能力取決于煙顆粒與空氣

6、之間的表面張力,煙顆粒與霧粒之間的表面張力和空氣與霧粒之間的表面張力。實驗引入SEM電子掃描電鏡對細水霧施加前后煙氣顆粒的貌型變化進行了研究。
　　 本次研究提出了基于雙區(qū)域模型的狹長空間溫度分布的關(guān)系式。研究結(jié)果顯示狹長空間溫度的分布與距離之間的關(guān)系符合指數(shù)函數(shù)。研究得出了不同熱釋放速率下的“局限速度”V*和“局限距離”L之間的線性關(guān)系。研究給出了煙氣層熱輻射的數(shù)學模型和細水霧吸熱冷卻的數(shù)學模型。另外,研究給出了判斷煙氣顆粒附