拓展學(xué)習丨第五課:火災初期階段「2」
火場(chǎng)中的一切并非都在燃燒,煙氣中儲存了大量能量。
火場(chǎng)另一影響因素
熱釋放速率
在特定時(shí)間內釋放的熱量,被稱(chēng)為熱釋放速率,并用J/s(焦耳每秒)或W(瓦)表示。
熱釋放速率為我們提供了評估火災規模的方法,幫助我們確定滅火行動(dòng)的范圍。當確定范圍后,就可以依據不同的滅火方法和滅火裝備的能力范圍對火勢進(jìn)行控制。
燃料表面的熱釋放速率取決于燃料表面釋放熱解氣體的質(zhì)量。質(zhì)量損失速率由許多因素控制。
燃料表面的能量守恒
通風(fēng)對燃燒效率有重大影響。
通風(fēng)越少,燃燒效率越低并且煙氣層中聚積的氣體越多。
室內火災的熱釋放速率約為2—5MW。與之相比較,火柴可以產(chǎn)生80W,香煙的只有5W。沙發(fā)約1—2MW,受廢紙簍內物品的影響,其熱釋放速率約0.05—0.3MW。
在過(guò)去幾十年中,廣泛使用復合木制材料給防火工作帶來(lái)了新的挑戰。
例如,泡沫塑料具有低熱導率k和低密度,致使泡沫塑料能被快速點(diǎn)燃并導致火焰迅速蔓延。
泡沫塑料也會(huì )使火災會(huì )在很短的時(shí)間內發(fā)生轟燃。
快速轟燃的原因也是塑料燃燒時(shí)會(huì )滴落的熔融物。這種情況下火災會(huì )蔓延迅速并產(chǎn)生很高的熱釋放速率。
因此泡沫塑料的使用量及分布方式對于火災是否會(huì )發(fā)展到轟燃至關(guān)重要。
在燃燒技術(shù)方面,一千克材料蒸發(fā)所需的熱量(蒸發(fā)熱ΔHL)以及燃燒熱(即一千克物質(zhì)燃燒釋放的熱量ΔHC)都會(huì )有很大區別。
ΔHC和ΔHL的商,就是所謂的燃燒值:代表燃燒釋放的熱量和汽化材料所消耗的熱量之間的比值。
ΔHC和ΔHL的比值表示在燃燒過(guò)程中生成的熱量是消耗熱量的幾倍。
固體材料生成的熱量大約是消耗的熱量的3-30倍。
燃料性質(zhì)和通風(fēng)條件是不完全燃燒煙氣產(chǎn)生的關(guān)鍵因素,它們能夠決定特定情況下材料的火災危險性大小。
雖然比較不同材料的各自特性并不能顯示出它們在真實(shí)火災中的燃燒特點(diǎn)。但是熟悉不同材料的特性和它們之間的差異很有意義。
對于熱塑性塑料,當溫度升高時(shí)會(huì )軟化并熔化,這時(shí)材料會(huì )像液體一樣?;馂臅r(shí)熱輻射甚至會(huì )導致遠距離的塑料的軟化或熔化,甚至會(huì )直接起火燃燒。
熔化的材料可以被火災產(chǎn)生的熱輻射點(diǎn)燃,或是被著(zhù)火的滴落物點(diǎn)燃,或被掉落在熔化材料上的燃燒物點(diǎn)燃。
一些塑料含有很高的內能。如果通風(fēng)條件不好,煙氣中就會(huì )含有大量不完全燃燒產(chǎn)物。若此時(shí)是塑料燃燒,就很有可能導致轟燃。
燃燒熱是材料燃燒釋放出的熱量。熱能的釋放量以J/kg表示。木材完全燃燒時(shí)釋放的熱量約17—20MJ/kg。
不同塑料的燃燒熱值會(huì )有很大差異。有些幾乎不釋放熱量。另一些塑料,如熱塑性塑料,其燃燒釋放的熱量相當于燃油,約40-50MJ/kg。
燃燒效率
燃燒效率通常由字母χ表示。當χ等于1時(shí),釋放出的能量最大。
不完全燃燒程度通常用1-χ表示,它決定上部煙氣層能儲存多少未被釋放的能量。
一些情況下煙氣被點(diǎn)燃時(shí),這些能量可以轉化為熱能,并增加房間內的熱輻射。
對塑料來(lái)說(shuō),在供應充足空氣的情況下,χ可以低至0.5。但甲醇的燃燒效率χ接近1.0。
如果空氣供應受限,χ將變低,在煙氣層中會(huì )有更多不完全燃燒氣體。
很多情況下,熱煙氣層可以被點(diǎn)燃。
這可能發(fā)生在通風(fēng)控制型火災中或燃料控制型火災中。煙氣中的火焰傳播速率因火焰類(lèi)型而異。
我們的滅火戰斗服在高溫下只能抵御短暫時(shí)間。在1200℃的條件下,RB-90型戰斗服在其第二層材料燒毀前只能堅持7s。佩戴空呼的消防員在200—300℃的條件下能夠忍受幾分鐘。