局部火灾中构件表面受火焰辐射范围实用计算方法

采用火灾动力学数值模拟(FDS)软件建立火灾场景模型空间,对火灾热量传递进行数值模拟,得到多参数影响下的烟气温度及火焰辐射温度。基于绝缘表面温度(AST)原理,以及火焰辐射半球模型和火焰辐射范围的判别原则,对参数分析得到的温度数据进行曲面拟合,得到顶棚面升温受火焰辐射影响的辐射半径和顶棚升温不受火焰辐射影响的临界高度的经验计算公式。同时也提出了垂直构件迎火面升温受火焰辐射的临界高度的计算方法。提出的计算方法可偏于安全地预测火焰辐射对大空间建筑顶棚及垂直构件迎火面升温影响的范围,为进一步预测大空间建筑火灾中构件升温边界条件提供理论依据。     

全氧燃烧玻璃熔窑热工特性的简化计算分析

应用改进的充分搅拌火焰空间传热综合模型,计算研究了全氧燃烧玻璃窑炉的热工特性.探讨了胸墙高度、火焰温度和窑墙热阻等对窑墙内表面及外表面温度、通过窑墙的散热量和火焰与窑墙辐射给玻璃液面净热量的影响.计算结果表明:在保持火焰和玻璃液面温度不变的条件下,随胸墙高度增大,通过窑墙的总散热量增大,但窑墙内、外表面温度和通过单位面积的散热量变化不明显,火焰与窑墙辐射给玻璃液面的净热量因窑墙与玻璃液面辐射传热角系数变小和火焰黑度的增大而增大,且增大幅度远大于总散热量的增大幅度;火焰温度对火焰与窑墙辐射给玻璃液面的净热量有重要影响,在1600℃左右时,火焰温度每升高10℃,净热量平均增大约10%;随窑墙热阻增大,通过窑墙的散热损失减少,火焰与窑墙辐射给玻璃液面的净热量增大,因而有利于窑炉节能,但窑墙内表面温度也相应升高.     

火灾下加肋焊接空心球节点温度场

为了得到火灾下加肋焊接空心球节点的温度场,通过试验与有限元分析研究了加肋焊接空心球节点火灾下的温度发展规律。将加肋焊接空心球节点在预定的升温曲线下进行加热,得到了球节点表面、节点内部加劲肋的温度。采用有限元软件建立了八个参数不同的三维有限元模型,研究了节点内部多表面相互辐射现象和结构钢在高温下的相变对火灾中加肋焊接空心球节点温度场的影响。结果显示,同纬度下,肋对应的节点球表面温度低于其余球面温度,球表面温度高于内部加劲肋温度。升温时球壳对加劲肋的热辐射影响不能忽略,采用中国规范推荐的钢材热学性能会使节点在达到相变温度后的计算结果偏保守,节点内非受火表面的空气对流传热对加肋焊接空心球节点温度场的影响可忽略。     

基于场模型的大空间建筑火灾钢构件升温的简化计算方法

高大空间建筑火灾中，热量主要通过热烟气的辐射传热和对流传热方式，向无防火保护层的钢构件表面或钢构件的防火保护层传递，防火保护层再以热传导方式向钢构件表面传递。假定钢构件截面温度均匀分布，将高大空间建筑火灾中的实用空气升温曲线作为构件升温边界条件，对集总热容法建立的热平衡方程求解，得出钢构件在火灾下的温度一时间曲线。为便于工程应用，在钢构件升温影响参数分析的基础上，通过曲线拟舍得出实用的钢构件升温计算公式，为研究大空间钢结构建筑在火灾下的结构全过程反应，提供钢构件升温条件。     

考虑火焰辐射的钢构件升温计算方法对比研究

目前《建筑钢结构防火技术规范》中对火灾下钢构件升温的计算忽略了火焰辐射的影响,可能导致大空间火灾中钢构件温度计算值偏低.本文介绍了三种考虑火焰辐射的钢构件升温历程计算方法,对既往大空间火灾试验进行数值模拟与计算,验证了三种方法的准确性,并针对不同的火灾场景与构件位置进行了对比计算分析.分析结果表明在本文的火灾场景下考虑...     

考虑火焰辐射的大空间建筑火灾中钢构件升温实用计算方法

对基于集总热容法建立的钢构件热平衡方程进行了参数分析,发现在火焰辐射下对钢构件升温有影响的参数有:大空间建筑火灾中烟气的升温历程和烟气最高升温、火焰面与其正上方钢构件表面微元间的角系数、受火焰辐射钢构件有效表面积系数以及钢构件的形状系数.建立了包含这些影响参数的火焰辐射下钢构件升温典型曲线的数学表达式,通过对精确结果进行拟合,得出了火焰辐射下钢构件升温计算式的待定系数,从而得出大空间建筑火灾中火焰辐射下钢构件升温的实用计算式,该实用计算式避免了直接利用钢构件热平衡方程计算火焰辐射下钢构件升温的繁琐,同时与精确计算的结果吻合程度较好,便于工程技术人员在大空间建筑钢结构抗火设计中应用.     

某钢铁厂主厂房钢结构火灾危险性研究

通过在某钢铁厂主厂房内开展火灾实验,监测厂房内油池火的火焰发展高度、羽流中心线温度衰减规律、顶棚温度分布情况,观测记录烟气流扩散蔓延过程,获取实时数据,得知顶棚钢结构受火灾烟气温度影响情况。结果表明:钢铁厂主厂房发生4 MW火灾时,稳定阶段火焰高度维持在4～5 m,羽流中心线的温度随高度增加而大幅度衰减,火源上方顶棚钢结构附近的温度仅维持在50℃以内,顶棚钢结构的安全性得以保证。     

严寒地区被动房辐射楼板换热性能实验研究

对哈尔滨地区某被动房样板间楼板的换热性能进行实验研究。该被动房为顶棚辐射供暖,测试了供回水温度、围护结构内表面温度及空气温度,计算得到了顶棚和地面的辐射换热系数和表面传热系数、辐射热流密度和对流热流密度以及总热流密度。实验样板间位于第3层,仅南墙为外墙,室外空气温度在-8. 9～-2. 1℃范围,供水温度在30. 0～31. 6℃范围。实验结果表明,当室外温度为-2. 1℃,邻户正常供暖,但该样板间未供暖时,其室内空气温度也能达到21℃左右。供暖开启后,供水温度在30. 0～31. 6℃范围内每上升1℃,室内空气温度上升1. 3℃。辐射换热占比约为91. 5%。在顶棚辐射换热量计算中,可以根据辐射热流密度估计总热流密度。辐射换热系数和表面传热系数随供水温度的升高而升高,且辐射换热系数比表面传热系数高一个数量级。顶棚辐射供暖中,总热流密度随顶棚表面温度(或供水温度)的升高而升高。总热流密度和顶棚表面温度之间存在很强的线性关系。文末附有严寒地区被动房的应用实例视频,可扫二维码观看。     

基于不同管径毛细管辐射顶板供冷性能模拟

建立三维毛细管辐射供冷顶板传热模型,利用CFD方法对不同毛细管管径下辐射顶板流动及传热进行数值模拟求解,以获取辐射顶板的供冷量及辐射表面温度分布状况。数值模拟得到的供冷量与ASHRAE手册中辐射供冷顶棚的传热理论计算结果相符,相对误差小于15%。数值研究表明,当毛细管管径在3~5mm的范围时,辐射顶板能保证良好的供冷性能,辐射表面温度分布均匀;管径大于5mm或者小于2mm,辐射板供冷量明显减少,辐射表面温度分布越不均匀。     

顶棚射流扩展火焰长度工程计算模型

运用FDS数值模拟方法,通过不同火源功率、不同火源直径和不同顶棚高度等19种火灾算例,分析了不同模拟工况下顶棚射流横向扩展火焰的发展情况.根据模拟结果,拟合得到顶棚射流横向扩展火焰半径的工程计算模型,并和前人得到的计算模型进行了比较.     

大空间火灾下铝合金构件温升计算方法

性能化抗火设计过程中,火灾下结构构件的温升计算方法对设计结果具有重大影响。为研究大空间火灾下铝合金构件的温升计算方法及火焰辐射对构件温升的影响,对2种常见的铝合金构件截面试件进行了火灾温升试验。试验结果表明,由于火焰辐射的作用,构件温度与周围空气温度较为接近。基于铝合金构件的导热微分方程,提出了一般室内火灾和大空间火灾下铝合金构件的温升计算方法,并与试验结果进行了对比分析。结果表明：计算大空间火灾下铝合金构件温升时,忽略火焰辐射的作用会导致结果偏于不安全;所提出的基于点火源假定的火焰辐射热量计算方法较欧洲规范中的计算方法更为简单准确。此外,火焰辐射下烟气黑度值对构件温升的计算具有较大影响,并根据试验结果拟合了烟气黑度的实用计算式,计算结果与试验拟合结果吻合良好。     

地铁隧道列车火灾的火焰顶棚射流温度特性研究

以地铁隧道火灾为研究对象,通过1∶8缩尺模型试验和数值模拟分析夹带火焰的烟气顶棚射流的温度特性,为地铁隧道火灾的防灾减灾提供参考。假定火源位于列车中部,燃烧强度是经过相似变换的等量荷载。火焰直接撞击顶棚并向上、下游扩展。考虑隧道内热辐射效应,得到在不同燃料用量下火焰顶棚射流温度的时变规律与空间分布特征。结果表明:燃料的多少对火焰顶棚射流在燃烧时间内的温度时变曲线的变化趋势影响不大,燃烧达到稳定的时间非常接近,但稳定状态的温度明显不同;火焰区上方顶棚射流烟气的最高温度与燃料液面的高度有关,试验中出现在距隧道顶0.18H处,而不是纯烟气顶棚射流给出的0.01H的区域内;列车上方及列车首尾附近的火焰顶棚射流温度沿隧道纵向呈线性衰减,且衰减速率不随时间变化,而不是纯烟气顶棚射流的指数衰减形式。在一定的高度以下,火焰顶棚射流的温度迅速降低,存在温度较低的安全区域适合于人员疏散。     

平板显示器辐射散热比例影响因素分析

利用经验公式计算竖直平板显示器散热量,并计算显示器辐射散热比。分析了显示器表面发射率、平板设备表面温度、空气温度、围护结构表面温度和平板显示器高度这5个因素对辐射散热的影响。结果表明,辐射散热比例随着平板表面温度的升高先增大后减小。空气温度和围护结构表面温度在平板表面温度低于50℃时,对辐射散热比例影响比较明显;而当平板表面温度高于40℃时,随着特征长度增加,辐射散热比例先增大后减小。     

基于场模型的构件升温边界条件简化

在烟气升温影响参数分析的基础上,对基于场模型的大空间建筑火灾烟气升温计算方法做进一步简化,并通过对目前国内外规范中火焰高度计算方法和烟气层温度计算方法的比较,确定出适用于预测大空间建筑火灾的火焰高度计算公式和烟气层升温计算公式。火源直径和单位热释放率是影响火焰高度的关键参数。在建筑火灾条件下建议计算式火焰高度计算值偏于安全。     

隧道内烟气温度分布受环境因素影响的研究

参照福州象山隧道的实际尺寸,依据密度修正弗劳德准则进行缩尺试验,得到了不同环境因素下的顶棚烟气温度和人眼特征高度处的烟气温度数据,并将测量值与理论计算值进行对比。结果表明:纵向通风会降低顶棚烟气的最高温度,使火灾热量产生漂移;纵向通风对人眼特征高度处的烟气温度有较大影响,当烟气层沉降到人眼特征高度处时应开启风机通风,这种做法能迅速降低隧道内温度,为人员逃生和救援赢得更多的时间;环境温度对顶棚烟气最高温度及人眼特征高度处的烟气温度都有一定的影响,在确定火灾级别和人员逃生时间时可供参考;在有、无纵向通风2种情况下,分别采用2种理论计算方法,其计算结果与试验测量值之间均呈现出良好的一致性。     

大空间建筑火灾火源位置对温度场的影响

为了进一步完善大空间建筑火灾烟气升温计算公式的适用范围,采用FDS模拟在不同平面长宽比、火源功率和建筑高度的火灾场景中,火源移动时烟气温度分布的变化规律。结果得出,公式对于建筑面积和火源功率较大、平面长宽比大于3的建筑空间不适用;当火源在一个几何临界范围内移动时,大空间建筑升温计算公式是适用的;这个几何临界范围会受到建筑高度的影响。     

油罐火灾热平衡及辐射热估算

本文将油罐火焰近似为矩形辐射源,并考虑为时均模型,讨论了油罐火灾产生热量的热平衡及外辐射能量。结果表明在油罐火灾中,大部分辐射热量为火焰自身吸收,油罐尺寸越大,释放的外辐射热与总释放热量的比例越低。     

基于CFD技术的LNG储罐安全阀火灾探讨

发生翻滚事故时,为防止LNG储罐超压破裂,大量的天然气通过安全阀放空,若遇点火源,则将会发生安全阀火灾。采用CFD方法对某LNG接收站储罐安全阀火灾过程进行模拟,得到温度场、热辐射场等基础数据。LNG储罐发生安全阀火灾时,火焰高度为50m,火焰最高温度达1 872K;储罐处于32kW/m2热辐射影响范围之外,因此安全阀火灾不会对储罐的混凝土外表面造成损害;罐顶部分区域处于15kW/m2热辐射影响范围内,热辐射可能对罐顶金属设备及管线造成损害,应当提高安全阀高度或在罐顶增加喷淋降温措施;地面处最大热辐射值为4.3kW/m2,行政办公楼不会受到安全阀火灾的影响。     

顶棚辐射结合下送风供冷系统运行特性实验研究

本文基于对室内温度、围护结构内表面温度、风口参数等实测数据,分析了顶棚辐射结合下送风供冷系统运行过程中系统换热量、人体热舒适性变化规律,以及操纵量、扰动量对被控量的影响。研究结果表明:系统净辐射换热量、对流换热量和总换热量在系统开启的前1.5 h内递增,之后趋于稳定,系统稳定时,辐射换热量占总换热量的43%,余下57%冷量由风系统承担,此时,PMV和PPD值均在ISO7730的推荐值范围内。室内空气温度和作用温度随着扰动量和操纵量的增加而增加;当室外空气温度相对较低或较高时,室内发热量或平均水温较低时,室内空气温度和作用温度的增加率较小;室内空气温度和作用温度随着送风温度呈近似线性增加。     

防火涂料(一)

防火涂料在我国众多的涂料品种中属于特种涂料的范畴。该种涂料在工程中主要用来阻止火焰传播、保护承载构件和减小火灾损失,是建筑防火的重要材料。它主要有以下两个作用,当涂覆于可燃基材上时,除起到与普通装饰涂料相同的装饰、防腐及延氏被保护材料的使用寿命外,遇到火焰或热辐射时,防火涂料将迅速发生物理、化学变化隔绝热量,阻止火焰传播蔓延,起到阻燃作用;当涂覆于构件表面除具有防锈、耐酸碱、盐雾作用外,遇火时隔绝热量,降低构件表面温度,起到耐火作用。