水雾对典型壁面装饰材料火灾发展的影响研究

论文摘要

壁面装饰材料是火灾中火势蔓延的重要途径,水雾是有效地火蔓延抑制手段。与自动喷水灭火系统相比,水喷雾系统水滴更小、比表面积大,单位时间内吸收更多的热量,具有灭火时间短及节约水的特点。而以往很少有水雾对壁面材料的灭火特性研究。本文将主要研究水雾水平方向抑制壁面装饰材料火蔓延的情况,并选择了两种典型的壁面装饰材料胶合板和壁面软包材料聚氨脂软质海绵进行研究。分析了在壁面向上火蔓延的材料预热区施加水雾的情况下,水雾的控火作用和灭火作用,理论分析了水雾对火焰从控火作用到灭火作用的转变,得到了临界水雾施加量的理论模型,以及影响控火作用的临界水雾施加量的因素。在标准燃烧室内进行了模拟真实条件下,受限空间内水雾对壁面材料的燃烧抑制作用实验,得到了水雾施加在火焰预热区时由控火作用转变为灭火作用的临界水施加率。从理论上介绍了计算临界水施加率的方法,并根据实验情况进行了推导计算,得到临界水施加率。在标准燃烧室内进行了在不同位置施加水雾对壁面材料火灾发展的影响的实验研究,得到了不同喷射条件下分别在胶合板的预热区和热解区施加水雾时,壁面装饰材料的热释放速率,CO浓度及温度等参数。分析了水雾施加在胶合板预热区和热解区时流量对竖直火蔓延的影响规律。由于火区阻力作用,粒径在到达火焰面时需有足够的初速度才有可能到达壁面,因此本文理论分析了雾滴水平运动时的粒径与初速度对雾滴在空气中的运动的影响,得到了不同尺寸与初速度的雾滴的极限距离,并分析了雾滴在水平穿越火焰区时粒径的变化与时间及运行距离之间的关系。根据水雾粒径与速度的关系,可以把水雾的灭火作用分为气相灭火作用与表面相灭火作用。理论分析了水雾水平方向作用于火焰与垂直作用于火焰区的区别,指出了当水雾水平方向作用于壁面火时,其灭火作用以表面相灭火为主。并在标准燃烧室内开展了对比实验,对理论分析结果进行了验证。开展了水雾对壁面软包材料聚氨脂软质海绵的火蔓延抑制作用研究,分析了水雾作用于软包装修材料时水雾最小施加率的影响因素,实验得到了软包装修中经常采用的2cm厚的聚氨酯软质海绵灭火所需的最小水施加率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图例目录
• 表格目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 建筑装饰材料的分类
• 1.1.2 建筑装饰材料的危害
• 1.1.3 水灭火系统
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 建筑装饰材料的火灾特性研究
• 1.2.2 水灭火作用的实验研究
• 1.2.3 水灭火的数值模拟研究
• 1.3 本文研究内容
• 1.4 本文章节安排
• 参考文献
• 第二章 基础理论
• 2.1 火蔓延理论
• 2.2 火焰的热辐射理论
• 2.3 本章小结
• 本章符号
• 参考文献
• 第三章 实验装置与实验理论基础
• 3.1 引言
• 3.2 全尺寸热释放速率实验装置
• 3.2.1 标准燃烧室
• 3.2.2 大型量热计
• 3.2.3 数据采集与处理系统
• 3.2.4 质量流量计算
• 3.3.5 热释放速率计算
• 3.2.6 烟气的遮光性
• 3.3 喷水灭火系统
• 3.4 实验装置
• 3.5 激光粒度仪的基本原理
• 3.6 本章小结
• 本章符号
• 参考文献
• 第四章 水雾施加位置的影响及临界水施加率研究
• 4.1 引言
• 4.2 理论分析
• 4.2.1 水雾抑制竖直火蔓延过程
• 4.2.2 临界水施加率的理论分析
• 4.2.3 临界水施加率的计算方法
• 4.3 实验分析
• 4.3.1 实验标定
• 4.3.2 水雾抑制垂直火蔓延的临界水使用率研究
• 4.3.3 水雾施加位置对抑制竖直火蔓延作用的研究
• 4.4 本章小结
• 本章符号
• 参考文献
• 第五章 水雾的粒径和速度对灭火效果的影响
• 5.1 引言
• 5.2 雾滴水平运动分析
• 5.2.1 空气粘性力
• 5.2.2 火区阻力
• 5.2.3 火焰对雾滴的蒸发作用
• 5.2.4 小结
• 5.3 雾滴粒径对抑制壁面火蔓延的分析
• 5.4 实验设计与数据分析
• 5.4.1 水雾作用在热解区情况
• 5.4.2 水雾作用在预热区情况
• 5.5 本章小结
• 本章符号
• 参考文献
• 第六章 水雾对软包装壁面材料的灭火特性研究
• 6.1 引言
• 6.2 水雾抑制聚氨酯海绵火蔓延的分析
• 6.3 实验设计与数据分析
• 6.3.1 实验工况
• 6.3.2 实验结果与分析
• 6.4 本章小结
• 参考文献
• 第七章 结论与展望
• 7.1 全文结论
• 7.2 论文创新点
• 7.3 下一步工作展望
• 致谢
• 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果