【摘 要】
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近几十年的火灾伤亡统计数据表明,火灾致死的主要原因是火灾烟气特别是其中的CO气体的毒性作用。本论文基于典型建筑结构实验台(火源房间-走廊结构),进行了一系列的实验研究。
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近几十年的火灾伤亡统计数据表明,火灾致死的主要原因是火灾烟气特别是其中的CO气体的毒性作用。本论文基于典型建筑结构实验台(火源房间-走廊结构),进行了一系列的实验研究。主要包括两个部分,一部分为火源位置对烟气组分生成和烟气毒性的影响,另一部分为封闭空间火灾烟气组分的生成及发展特性。
第一部分研究利用小尺寸典型建筑结构实验台选取了两种不同大小的油盘和三个典型的火源位置进行实验,同步获取浓度、温度、质量数据,对准稳态时段内的数据进行分析;以整个火源房间为控制体,以有害组分CO的积分平均浓度及生成率为研究对象,研究了不同火源位置影响下开口的气体质量流率与中性面高度之间的关系,以及火源热释放速率或中性面的高度对CO的浓度及生成率的影响。结果表明,无论火源处于近门角落还是远角,烟气层的危险性均明显高于火源处于中心处时。
实验结果发现CO的积分平均浓度随着燃空比的增加而增加,但是对于三个不同的火源位置却显示出了三条分离的曲线。积分平均浓度代表了房间内烟气层中组分的平均水平。相对于中心火源,火源处于角落时更倾向于产生更多的CO和UHC(总碳氢),即燃料中有更多的碳转化为CO而非CO2。值得注意的是在这种燃烧条件下CO的浓度高至0.6%。CO及UHC的生成率和燃空比的关联也显示出了三条分离的曲线,且同样显示出在相同燃空比下单位质量的燃料处于角落燃烧时产生了比中心火更多的CO量,特别是当火源位于靠近门的角落时。本研究数据与前人数据进行了对比,发现实验条件(装置)及烟气层温度均导致了(相比于前人数据)高浓度CO的出现。并且本文还讨论了目前在本课题领域的相关工程应用,发现这些方法并不能准确的确定火灾中有毒气体CO的水平。火灾发生在门窗紧闭的房间内时,房间内部的空气会被迅速的消耗掉,形成的烟气层中会含有大量的未完全燃烧的毒害成分如一氧化碳(CO)。
第二部分的研究在典型房间-走廊实验台进行了两个系列的实验,以研究不同开口时间对房间及相邻走廊内烟气组分毒害性的影响,以及封闭燃烧时烟气组分生成特性。实验结果表明,在极短的时间内烟气迅速积聚,有害气体浓度成倍增长并在门开启后波及到临近空间;封闭燃烧过程中燃料反应生成CO的比例在增加,而反应生成CO2的比例在减少,从而引起了CO浓度的急剧升高。实验还显示出了火焰面积对组分生成的影响,认为存在临界值使烟气危害性达到最大。
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