回燃现象发生机理及影响因素研究

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随着我国城镇化建设进程的加快和建筑节能要求的提高,现代建筑物更加注重其保温性能。同时,随着居民生活条件的不断改善,室内家具更加多样化,其材质包含了众多可燃物质。当室内发生火灾时,这些可燃物质燃烧会产生大量的高温、有毒、有害气体,其中不乏可燃气态物质,如不完全燃烧产物和燃料热解气。由于现代建筑物具有良好的保温性能,可燃物燃烧释放的热量无法尽快散失到建筑物外部环境中去,导致建筑物内部的温度迅速升高;由于现代建筑物具有良好的密封性能,燃烧产生的烟气和可燃气态物质同样也无法尽快排到室外,导致建筑物内各组分的可燃气体浓度不断升高。随着建筑物内燃烧过程的进行,室内氧气浓度逐渐下降至低于可燃浓度界限值,燃料表面明火熄灭,室内充满高温可燃气态物质,当建筑物通风情况得到改善后(如消防救援将建筑物破拆或者门窗因燃烧受损)会再次发生明火燃烧的现象。虽然已有众多学者和研究团队针对火灾发展过程中出现的回燃现象开展了广泛研究,并取得了丰硕成果。但大部分研究均是采用液体和气体作燃料,并且在特定位置设定点火源或者燃料还处于明火燃烧时即改变了通风情况。但采用固体燃料且无外部热源辅助加热,仅让固体燃料自由燃烧且因缺氧导致其表面明火消失,空间内充满烟气后通风情况得到改善固体燃料出现回燃现象的研究还不多见。但是实际火灾情况下完全有可能会出现上述情况,且回燃现象往往是在室内通风情况改变后一段时间采发生,此时很有可能消防救援人员已经进入火场,因此一旦回燃发生会对人员生命造成严重威胁。因此,对固体燃料火灾回燃现象的发生机理及其影响因素开展研究具有重要的现实意义。本文利用实验室现有的小尺寸箱体,采用固体燃料对回燃现象开展实验研究,得到了箱体内固体火灾发展过程的火焰图像,箱体内部空间温度,气体组分及浓度,探究回燃现象的发生机理及影响因素。结果表明:箱体窗口关闭后,随着燃烧进行,固体燃料表面因缺氧明火逐渐消失,当箱体窗口打开,通风条件改善,固体燃料质量相等时,发生回燃所需时间与箱体开窗面积成反比,即箱体开窗面积越大,回燃所需时间越短;箱体开窗面积相等时,发生回燃所需时间与固体燃料燃烧表面积成反比,即固体燃料燃烧表面积越大,回燃所需时间越短。最后,本文还利用CFD软件对实验过程中箱体内的火灾过程进行了模拟,重点针对各个实验阶段箱体内烟气的流动过程及火焰形态的变化规律,结果表明模拟结果能够与实验现象相吻合。
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