水噴淋對(duì)典型建筑外飾材料豎直火蔓延抑制機(jī)制研究.pdf

1、近年來(lái)，高層建筑火災(zāi)已成為危害城市居民人身和財(cái)產(chǎn)安全的重大災(zāi)害之一。高層建筑火災(zāi)中，建筑本身的結(jié)構(gòu)特性導(dǎo)致其火災(zāi)立體蔓延特性。建筑立體火蔓延一般可分為向上火蔓延、側(cè)向火蔓延以及向下火蔓延。其中，向上火蔓延是三種形式中最快速和嚴(yán)重的一類蔓延類型，在火災(zāi)安全研究中一直備受重視。研究其蔓延規(guī)律以及發(fā)展相應(yīng)的火災(zāi)防治技術(shù)，是當(dāng)前亟待解決的新問(wèn)題。水噴淋是抑制建筑外立面火災(zāi)的有效手段之一,而高層建筑貯水有限且高層滅火供水困難，探索水噴淋抑制外立面

2、火蔓延及滅火機(jī)理對(duì)建筑外墻水噴淋滅火系統(tǒng)研究具有重要意義。
　　本文旨在通過(guò)對(duì)豎直壁面上可燃材料的點(diǎn)燃、燃燒及火蔓延基本行為特征進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，揭示豎直壁面火蔓延的基本規(guī)律，為噴淋滅火技術(shù)的提出及施加方式提供參考依據(jù);在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)適用于豎直壁面燃燒及火蔓延場(chǎng)景的水噴淋系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)研究不同噴淋條件下噴淋滅火有效性及其影響規(guī)律，為發(fā)展實(shí)際可行的噴淋系統(tǒng)和優(yōu)化噴淋參數(shù)提供指導(dǎo)。具體的研究工作如下:
　　豎直壁面可燃材料燃燒及火蔓延

3、規(guī)律研究。通過(guò)對(duì)可燃物的點(diǎn)燃、燃燒及火蔓延過(guò)程進(jìn)行理論分析，建立點(diǎn)燃時(shí)間與外界加熱強(qiáng)度的理論模型，并對(duì)理論模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。燃燒及火蔓延方面，從傳統(tǒng)火蔓延基本理論出發(fā)，分析平均火焰高度與熱釋放速率關(guān)系，討論火蔓延過(guò)程中平均火焰高度與平均熱解前鋒高度的理論關(guān)系，對(duì)熱解前鋒高度位置隨時(shí)間變化的理論模型精確解進(jìn)行分析，最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　水噴淋抑制豎直壁面可燃材料燃燒及火蔓延規(guī)律研究。設(shè)計(jì)適用于所述燃燒及火蔓延場(chǎng)景的水噴淋系統(tǒng)并用于

4、噴淋滅火實(shí)驗(yàn)研究，主要包括不同噴淋施加角度、噴淋壓力/流量等條件對(duì)滅火行為的影響。結(jié)果顯示對(duì)于燃燒的抑制過(guò)程，噴淋液滴對(duì)豎直壁面可燃物燃燒表面的冷卻作用是噴淋抑制固體材料熱解和燃燒的主要機(jī)理，噴淋施加角度會(huì)影響噴淋液滴與燃燒表面的“有效作用面積”，導(dǎo)致燃料熄滅時(shí)間隨噴淋施加角度的增加而減小。對(duì)于較大高寬比的火蔓延過(guò)程，噴淋抑制火蔓延主要靠噴淋液滴在燃燒表面形成的水成膜以及液膜在壁面上的流動(dòng)換熱來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，噴淋水成膜滅火時(shí)間隨噴

5、淋流量的增加而減小。另外，為對(duì)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行補(bǔ)充并驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)豎直火蔓延及噴淋滅火過(guò)程進(jìn)行研究。獲取火蔓延過(guò)程中豎直壁面表面溫度、火焰高度、熱解高度等變化規(guī)律并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，研究水噴淋對(duì)豎直壁面可燃材料點(diǎn)燃及火蔓延的影響規(guī)律，獲取噴淋抑制豎直壁面可燃材料燃燒的臨界流量等。
　　建筑外墻立面水噴淋滅火系統(tǒng)研究。依據(jù)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，提出一種可以用于建筑豎直外墻立面滅火的噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究分析