了解火灾及救援

2020-10-15 15:05:42 keyman 0

每个消防队员都知道,有人会死于火灾。

但对于火是如何引起人类死亡的,人们往往知之甚少。火烧时既有浓烟又有高温,这是造成人员伤亡的潜在原因。

本论文在深入研究的基础上,还探讨了了解这一知识对我国消防救援工作的开展会产生哪些影响。

火灾态势有没有可能影响这两个因素?若有,会有什麽影响呢?

温度高

火焰产生热,使周围温度升高。

热释放速率(HRR)是最重要的因素。HRR通常用kW或MW来表示。HRR告诉我们每秒燃烧产生的能量(单位为J)。

HRR主要通过热对流和热辐射进行传输。典型地,70%的HRR是通过热对流传输的,30%的HRR是通过热辐射。

热对流

燃烧产生的能量,大部分是通过对流热进行传导的。用烛光能很好地解释热对流。

按图1所示,将双手置于蜡烛火焰上10厘米处。您所感受到的热来自空气(烟气)上升。

把手放在蜡烛火焰上(相同距离),你就能感受到对流热和辐射热的不同。

图片一:蜡烛上方可见火焰产生的对流热。

第一,对流热从火焰传至烟气。HRR越高,烟气就会越热。

但还有一个因素也会影响烟气温度,即烟气层高。

家庭火灾在一般大小的房间地板上产生的烟气,需要上升2.6米才能到达天花板。

当上升时,空气会与烟气混合(如图2),导致烟气的体积和质量越来越大。

当烟气上升时,它将与更多空气混合。这就是所谓的夹带。(来源:EdwardJohnson)

烟中混合的冷空气越多,最终烟气温度就越低。所以和2.6米高的厨房相比,仓库顶棚上5米高的烟温肯定要低一些。

下一阶段火灾将形成烟气层。假定在一个典型的公寓里,烟气层有1米厚,从地面开始,烟气只能上升1.5米。这就是说,混入的空气少了,烟气就热了。

此外,火焰的HRR一般比起火阶段有所增加。结果,热量增加,而混合的冷空气量减少。这样做的结果是烟气的温度高于燃烧时的温度。

从此,热烟层就成了热源。这把热能传给了其它物体。

周围的墙壁和天花板都被烟雾覆盖,温度也高于后两者。烟里的热量以对流的方式传到了墙壁和天花板。随着烟气的流动,会有一部分冷却。

与此同时,墙和天花板会发热。当温度继续升高,他们从烟层中吸收的热量就会减少。

事实上,对流热传导速率与烟气层与墙和天花板之间的温差(ΔT)成比例。接着,墙壁和天花板通过热辐射和热传导将热量传递出去。

建筑物中的烟气流动遇到开口时,烟气就会流出。这类烟气有一定的体积和质量,同时可以带走相当一部分能量。

火警内攻消防员的身体一部分位于烟气层内,当其距离地面约半米高时,这个部位将吸收热量。

事实上,消防队员被安置在烟气层中身体的表面(A),其作用方式与周围墙相同。烟雾层把热气传给内攻者的战斗服。在此特别推荐意大利SAFCO避火服、隔热服;德国TESIMAX防化服;德国ASKO消防手套、抢险救援手套;意大利COFRA消防靴、抢险救援靴;西班牙ADALIT消防电筒、头灯、胸灯,值得信赖!

传热的多少,取决于打斗服与烟气的温差。接着热量会通过热传导到消防员身上。

一旦烟雾扩散到地板上,任何躺在那里的被困人员都会立刻感受到热量对身体的影响。她们穿的衣服几乎不能起保护作用。

这同样适用于站在窗前(烟气流动路径)的被困人员。它们也会吸收烟气层的热量。

二是热对流换热速率依赖于上述系数“h”所表示的烟气流速。

(对流换热系数由多种因素决定,速度是其中之一。)

烟流得越快,它所传递的热量就越多。

最终,烟气层在流动过程中,将大量的热辐射传送到它下面的物体上。

高温辐射

辐射量是热传导的一种常见形式。

想想温暖的夏天,阳光照在脸上的感觉。人人都能感受到热辐射的影响。

而在篝火旁或火堆旁,这种现象更为明显。众所周知,随着离热源的距离减小,辐射热会增大。

火灾中,起火点将是辐射热的主要来源。发源地和上面的火焰会发出辐射热。热能沿直线传播。火源(和火焰)周围的任何物体都会被加热。

图片3:插图中两个消防员身高一样(即使看上去不一样),最靠近火场的消防员会吸收更多的辐射热。射在他身上的箭头数目就是这个道理。越远离热源,辐射热(箭头)越小。(来源:BartNoyens-JamesMendoza,圣何塞消防局的观点)

热烟层还会向视线下的物体辐射热量。也就是说,如果一个沙发离火源很近,它就会接收到两个方向的辐射热。

一是火源放出的热量。即使燃烧点离沙发有五米远,从这里辐射出来的热量也是很高的。

二是烟气层的温度虽然低于火源或其上方的火焰,但由于距离沙发较近(1.5米),从烟气层向沙发传输的辐射热可能更高。

在辐射热传递过程中,受热源和受热体的距离是一个重要参数。辐射热(单位为kW/m²)与距离的平方成反比。

这就是说,与热源的距离每增加一倍,受体接受的辐射热就会减少四倍。

收到的辐射热量与发射的辐射热量之比称为视场系数。确定角度系数的符号是。

图三明显显示,靠近热源的消防队员比远距离的得到更多的热辐射。

另一个重要参数是热源温度。

对流传热而言,传热取决于热源与受热体之间的温差。对热辐射而言,情况更加复杂。热来源发出的热与它的开氏温度的四次方成比例。

这种现象很难理解,因为通常情况下,当开尔文温度加倍时,辐射热增加了16倍。

当烟气层的温度从127℃上升到527℃时(400℃等于127℃,800℃等于527℃),开尔文的温度比摄氏温度高273℃(400℃等于127℃,800℃等于527℃),其热辐射将增加16倍。

每一个物体都发出辐射热。在沙发表面达到77°C(350K)的时候,它也会散发出一些热量。

但显然,相对于发烟层散热而言,沙发所产生的热量是微不足道的。

辐射热还能扩散到受困者身上,躺在地板上或站在阳台上的受困者会从烟气层和火焰中得到热辐射。

火灾现场,我们经常发现一些被困人员逃到阳台上,他们不再受烟气的影响。

但热辐射(例如:从玻璃推拉门上喷出的火焰)仍然能造成(严重)烧伤,这就是我们为什么要使用过渡攻击的原因,你可以参考橙色救援前的文章,插入过渡攻击链接的操作指南。

当击退火焰时,出烟温度会明显降低。辐射热很快会降低16倍。

这就是说,被困者在阳台上停留的时间增加了16倍,而他们吸收的辐射热也同样多。但在这个策略中,适量的水是很重要的。

最初几十升的水进入燃烧房间,会蒸发和吸收火焰中的大量能量,这些火焰实际上是超热气体。

随着水的蒸发从这些气体中吸收能量,气体的体积就会大大缩小,而水蒸气就会占据释放出来的空间。

然后,如果有更多的水注入着火的房间,大部分的水就会在墙上和天花板蒸发掉。

这一次,因为没有气体释放缩小体积的空间,所以水流只会形成额外的水蒸气。剩余的水蒸气会散落各处,严重阻碍消防员,甚至伤害被困人员。

所以,击退火焰后马上关闭水枪是很重要的。

烟雾。

根据火灾的类型不同,从“烟气产物”的角度,我们可以分出三种燃烧模式。

一、阴燃、通风良好且通风受限的火灾。阴燃是指低温度、无火焰的缓慢燃烧过程,阴燃与通风受限的火灾通常产生大量的气体(比通风火灾高10倍)。


电话咨询
产品展示
消防资讯
联系我们