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1、第二章 火灾燃烧基础2.1可燃物的火灾燃烧特点2.2火羽流与顶棚射流2.3通风对火灾燃烧的影响2.4轰燃与回燃2.5火灾中的释热速率防火理论与工程应用2.1可燃物的火灾燃烧可燃物的分类，按形态分为：气体可燃物液体可燃物固体可燃物防火理论与工程应用一、气体可燃物1、可燃气体燃烧前就在建筑物内存在的可燃气体城市煤气，液化石油气。燃烧中生成的可燃气体防火理论与工程应用2、可燃气体的着火方式：自燃着火：把一定体积的可燃混合气体预热到某一温度，在该温度下，气体可燃物发生缓慢的氧化还原反应，并放出大量热量，导致气体温度升高，从而使反应速度逐渐加速，产生更多热量，最终使反应速度急剧增大，直至着火。强迫着火（
2、点燃）：指在可燃气体内的某一部分，用点火源点燃相邻一层混合气体，然后燃烧被自动传播到可燃气体的其余部分。防火理论与工程应用3、可燃气体的燃烧预混燃烧：可燃气体与氧化剂先混合再燃烧。扩散燃烧：可燃气体与氧化剂边混合边燃烧。发生预混燃烧的基本条件之一：燃料气再预混气中必须具有一定的浓度。在常温下，燃料气的浓度低于某一值或高于某一值都不会被点燃。防火理论与工程应用若干燃料气的可燃浓度极限气体名称 可燃浓度极限（%） 气体名称 可燃浓度极限（%） 下限上限下限上限 氢气 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 乙烯 丙烯 乙炔 丙酮4.0 5.0 3.0 2.1 1.6 1.5 2.75 2.0 2.5 2.0
3、75.0 15.0 12.5 9.5 8.4 7.8 36.0 11.1 82.0 13.0一氧化碳 氨 硫化氢 苯 甲苯 甲醇 乙醇 1-丙醇 乙醚 甲醛12.5 15.0 4.3 1.5 1.2 6.0 3.3 2.2 1.85 7.074.0 28.0 46.0 9.5 7.1 36.0 18.0 13.7 40.0 73.0防火理论与工程应用二、液体可燃物液体可燃物燃烧时其火焰并不是紧贴在液面上，而是在液面上空间的某个位置，究其原因：因为液体可燃物着火前先蒸发，在液面上形成一层可燃物蒸汽，并与空气混合形成可燃混合气。防火理论与工程应用1、着火过程可燃性 液体可燃性 气体可燃性 混合物着
4、火 燃烧热能空气热能蒸发混合防火理论与工程应用2、闪点：指的是液体在升温过程中不时有小的明火在液面上晃过，可发生一闪即灭的蓝色火苗时的最低温度。闪点越低，越易蒸发，反之则不易蒸发。因此，液体的闪点越低，火灾危险性越大。防火理论与工程应用3、燃点：在可燃物上发生持续燃烧的最低温度称为燃点。着火温度下限：指液体在该温度下蒸发生成的蒸气浓度等于其爆炸浓度下限，即该液体的燃点。着火温度上限：指液体再该温度下蒸发出的蒸气浓度等于其爆炸浓度上限。防火理论与工程应用易燃和可燃液体的着火温度极限液体名称 着火温度极限/液体名称 着火温度极限/下限上限下限上限车用汽 油-38-8乙醚-1513灯用煤油 4086
5、丙酮-206松节油33.553甲醇739苯-1419丁醇3652甲苯5.531二硫化碳 -4526二甲苯2550丙醇23.553防火理论与工程应用三、固体可燃物1、固体可燃物的燃烧过程1）萘球、樟脑等易升华的固体物质：燃烧历程：燃烧固体 挥发 熔融 燃烧防火理论与工程应用2）蜡烛、松香等易熔固体： 燃烧历程：燃烧固体熔融蒸发燃烧触氧防火理论与工程应用3）煤、木材、纸张、棉花等复杂成分的固体物质，其主要成分是碳、氢和氧。燃烧固体 蒸发 分解 熔融 燃烧防火理论与工程应用固体可燃物的燃烧过程固体 可燃物熔融升华热解可燃性液体可燃性气体燃烧产物固体残留物 （灰分、炭渣）燃烧产物与空气混合预混燃烧表面
6、燃烧防火理论与工程应用2、固体可燃物的燃烧分类升华式燃烧熔融蒸发式燃烧 热分解式燃烧固体表面燃烧最后燃烧的物质都为 气体，与空气中的氧 气都属于气相，因此 是同相燃烧。异相燃烧防火理论与工程应用3、评价固体物质火灾危险性的主要参数1）熔点：指晶体开始熔化为液体时的温度。2）闪点：3）自燃点：4）热分解温度：5）氧指数防火理论与工程应用2.2火羽流与顶棚射流室内可燃物着火后，在可燃物上方形成气相火焰，这种火焰可分为3个区域：最下面的是连续火焰区中间是间断火焰区最上面的是无焰热烟气区防火理论与工程应用一、火羽流定义：在火灾燃烧中，火源上方的火焰即燃烧生成烟气的流动。二、顶棚射流定义：当火羽流受到房
7、间顶棚的阻挡后，便沿着顶棚下方向四面扩散开来，这种水平流动的薄烟气层称为顶棚射流。防火理论与工程应用影响室内火灾的因素室内可燃物火焰烟气羽流热烟气层（及顶棚射流）壁面通风因子防火理论与工程应用决定火灾强度的主要因素可燃物的燃烧性能和数量建筑物的通风状况对燃烧也有影响防火理论与工程应用2.3通风对火灾燃烧的影响通风口：房间通向外部的门和窗的开口称为通风口。当烟气层厚度超过通风口的上边缘时，烟气便从开口流出起火室。烟气流出后，可能进入外界环境中，也可能进入建筑物的走廊或与起火房间相邻的房间。防火理论与工程应用一、建筑物的通风口可大体分为两类：一类是墙壁上的竖直开口一类是顶棚或地板上的水平开口防火理
8、论与工程应用木垛燃烧速率与通风口面积和形状的关系防火理论与工程应用二、火灾燃烧的控制形式研究表明：火灾燃烧存在燃料控制和通风控制2种形式防火理论与工程应用火灾初期，火区和房间相比很小，燃料所需的氧气比较充足，燃烧速率主要由可燃物本身性质决定燃料控制燃烧随着火灾发展，火区面积不断增大，当通风状况无法满足火灾继续增长的需要，燃烧速率则由空间的通风条件控制通风控制燃烧防火理论与工程应用在通风控制燃烧时：在燃料控制燃烧时为：防火理论与工程应用2.4 轰燃与回燃一、轰燃轰燃是建筑火灾过程中的特有现象，是指房间内的局部燃烧向全室性火灾过渡的现象。防火理论与工程应用建筑物内某个局部起火之后，可能出现以下三种
9、情况：1、明火只在起火点附近存在，室内的其他可燃物没有受到影响，当某种可燃物在某个孤立位置起火时，多数是这种情况。2、若通风条件不太好，明火可能自动熄灭，也可能在氧气浓度较低的情况下以很慢的速度维持燃烧。3、若可燃物较多，通风条件足够好，则明火可以逐渐扩展，乃至蔓延到整个房间。防火理论与工程应用轰燃的临界热释放速率防火理论与工程应用轰燃发生的必要条件1）地板平面上发生轰燃必须有20kW/m2的热通量或吊顶下接近600的高温。2）可燃物的燃烧速率超过40kg/s3）点燃地板上纸张的热量，主要来自吊顶下的热烟气层的辐射4）火焰加热后的房间上部表面的热辐射防火理论与工程应用定量描述轰燃临界条件的主要
10、方式1、以到达地面的热通量达到一定值为条件，通常认为，处于室内地面上可燃物所接受到的热通量达到20kW/m2就可以发生轰燃2、以顶棚下的烟气温度接近600为临界条件3、轰燃发生前的燃烧速率必须达到一定的临界值防火理论与工程应用二、回燃回燃是建筑火灾中的一种特有的燃烧现象。本质上是烟气中可燃组分再次燃烧的结果。回燃发生的条件：1、可燃组分浓度必须达到一定程度。2、点火源的存在防火理论与工程应用预防回燃发生的措施：1、控制新鲜空气的后期流入2、严格控制点火源防火理论与工程应用2.5 火灾中的释热速率释热速率：是单位时间内可燃物燃烧释放出来的热量。可按下式计算防火理论与工程应用根据公式确定火源的释热
11、速率困难的原因：1、火灾中可燃组分变化大，热值不固定；2、物质的燃烧热不符合实际火灾；3、值再0.3-0.9范围内变化防火理论与工程应用测定释热速率的方法氧消耗法和质量损失法氧消耗法原理：在燃烧大多数天然有机材料，塑料、橡胶等物品时，标准状态下1m3的氧气约放出17.2MJ的热量，或者说每消耗1kg氧气约放出13.1103KJ的热量。防火理论与工程应用基于氧消耗原理的实验方法：锥形量热计：确定小试件释热速率墙角试验：测定家具和其他可燃物自燃堆积时的燃烧性能家具量热仪：确定那个大体积、大质量试件的释热速率防火理论与工程应用锥形量热计的组成：量热计：测定释热速率、二氧化碳和一氧化碳的生成速率和烟气
12、浓度。以锥形辐射加热器为主的燃烧控制器：固定燃烧式样和调节引燃条件。标定材料：厚度为25mm的黑色聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）防火理论与工程应用家具量热仪：试样上方未设锥形辐射加热器，而是加了普通铁皮材料制成的集烟罩。主要测量：板条架、蒙皮家具、垫枕、衣橱、帘布、废物带、电缆槽、存储商品。防火理论与工程应用墙角实验：实验房间长3.6m，宽2.4m，高2.4m，墙体为乃保温结构，在一宽边设有宽0.8m，高2.0m的门，门上方设有一3.0m3.0m1.0m的吸气罩。测定表面可燃材料燃烧实验时，将试验材料均匀的固定再墙体和顶棚上，通过设在墙角的点火器对实验材料 进行点燃，点火时间为10min，点火器最大功率为300kw。防火理论与工程应用质量损失法在燃烧过程中根据实时测量燃料质量来确定可燃物质的释热速率。过程：将可燃物放置在电子秤上，这样实验过程中，通过数据采集系统，可以直接测定可燃物质量随时间的变化，并换算为可燃物的质量损失速率。
