礦井巷道火災中火區(qū)溫度、阻力以及節(jié)流效應的研究.pdf

1、礦井火災是煤礦六大自然災害之一，也是威脅礦井安全生產的主要因素之一。近年來，高產、高效、集約化成為我國煤礦生產的發(fā)展趨勢，火災發(fā)生的頻率及其嚴重性也隨著煤礦的快速發(fā)展而升高和升級。通過開展礦井巷道火災的研究，研究火區(qū)及其煙流流經巷道的溫度、阻力以及節(jié)流效應，對于科學分析火災條件下通風系統(tǒng)的可靠性，做好礦井通風設計、礦井火災救援時合理控制風流方向以及隨時掌握煙流流經巷道的溫度和風量、火區(qū)治理時實現(xiàn)均壓通風，在理論與現(xiàn)實上均具有重要意義。<

2、br>　　本文根據溫度與生成物在火災過程中的變化情況，將火災過程分為三個階段：快速增長階段、穩(wěn)定發(fā)展階段、衰減階段；并分別對三個階段進行了論述。通過對火區(qū)風流溫度的變化研究，分析兩種火災風流的最高溫度計算公式：假設火區(qū)燃燒將風流中氧氣消耗完，火區(qū)產生的風流中氧氣濃度為零。同時由于火災時，巷道火區(qū)比較短，故不考慮煙流與巷道頂?shù)装逯g的熱交換量，且認為煙流流動過程為穩(wěn)定過程，得出最高溫度計算公式；把巷道內風流看作一維穩(wěn)定流，不考慮風流在流動

3、過程中動能和質量的變化，根據燃燒學、熱釋放速率以及熱能能量方程式建立風流的最高溫度計算式；結合兩種火區(qū)最高溫度的計算公式，推導出在假設火區(qū)穩(wěn)定狀態(tài)下的火區(qū)最高溫度計算公式；根據風流的最高溫度和傳熱學原理，推導出了火區(qū)下風側沿程溫度的分布公式。
　　通過講述火區(qū)阻力及其產生的機理，指出火區(qū)阻力是由火區(qū)的熱阻力和繞流阻力組成；熱阻力是由于火災產生熱量，從而使巷道內風流受熱膨脹產生阻力；繞流阻力是火焰自身占據了巷道的空間，阻礙了風流的流

4、動，從而產生了局部的繞流阻力。本文根據礦井風流流動的連續(xù)性方程、風流流動的能量方程，推導出了礦井火災時期的火區(qū)阻力公式。
　　根據流體的相似理論，建立了火災巷道模型；在實驗室的環(huán)境下針對巷道火災進行了實驗，驗證火區(qū)溫度和火區(qū)阻力的推論；得出了火區(qū)阻力與風流速度、火勢的大小等因素有關的結論；求得了不同風速情況下，火區(qū)最高溫度的變化，證明了火區(qū)最高溫度與巷道風速有關；根據實驗證明了火災情況下，巷道內風速的變化情況，驗證了火災情況下，火

5、區(qū)溫度、火區(qū)阻力、壓力等因素與火區(qū)節(jié)流效應的關系，并最終得出了如下結論。
　　（1）在礦井巷道發(fā)生火災時，當巷道內的風速增大時，火區(qū)溫度的最高值也會增大；但是當風速達到一定的數(shù)值時，火區(qū)的溫度達到最高值，火區(qū)的溫度最高值隨著巷道風速的持續(xù)增大反而開始降低。
　?。?）隨著距火區(qū)的距離增大，巷道內風流的溫度呈遞減趨勢，達到一定距離時，溫度基本保持不變。
　?。?）巷道火災情況下，由于節(jié)流效應的影響，可造成火災巷道內的風速

6、減小，但與其并聯(lián)的巷道內的風速增大。
　?。?）隨著巷道內火勢的增大，火災巷道內的阻力增大，與其并聯(lián)的巷道內的動壓與全壓均增大；隨著火勢的減小，火災巷道內的火區(qū)阻力減小，與其并聯(lián)的巷道內的動壓與全壓均減小。
　?。?）當?shù)V井巷道發(fā)生火災時，火區(qū)阻力隨著溫度的升高而增大，隨著溫度的降低而減小。
　?。?）礦井巷道發(fā)生火災時，火區(qū)節(jié)流效應的強弱與火區(qū)阻力的大小成正比，火區(qū)阻力越大，節(jié)流效應越明顯，火區(qū)阻力越小，節(jié)流效應強度