姚子昂 包婷婷

摘 要：為了評估隧道火災(zāi)中煙霧對天花板的影響，用小型實(shí)驗(yàn)對天花板下的煙霧溫度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。本研究主要集中在公路隧道火災(zāi)橫向煙氣溫度分布，其縱向分布已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的研究。對比較靠近火的橫向和縱向煙氣溫度分布進(jìn)行進(jìn)行了比較并且對其差異做了研究。在考慮了火的位置的前提下，建立起了決定天花板下橫向煙氣溫度分布的一個(gè)相關(guān)。

關(guān)鍵詞：隧道；火；煙 ；頂棚射流；溫度

1 概述

近年來，災(zāi)難性的隧道火災(zāi)時(shí)有發(fā)生，因此越來越多精力被放在隧道火災(zāi)防護(hù)上。由于隧道的特殊結(jié)構(gòu)，由火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧和有毒氣體 ，如一氧化碳，不會輕易被排出。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，大多數(shù)在建筑火災(zāi)中的死亡是由有毒的煙霧引起的。為了有效地組織消防疏散，指導(dǎo)火災(zāi)探測器的安裝位置設(shè)計(jì)和選擇熱傳感器，并充分了解隧道內(nèi)消防增長的物理性質(zhì)，應(yīng)對天花板下的煙流溫度分布進(jìn)行充分調(diào)查。

2 實(shí)驗(yàn)裝置

該實(shí)驗(yàn)是在一個(gè)小型的公路隧道模型中進(jìn)行的。在目前情況下，應(yīng)用了1：6的縮放比例。該隧道長6m，寬2m，高0.88米。該隧道的天花板是由石膏板制成，地板由鋼板制成，側(cè)壁由防火玻璃構(gòu)成。其長寬比是基于在中國北京，南京和深圳的17座公路隧道的調(diào)查來確定的。應(yīng)用弗勞德模型來建立物理比例模型。

火源在自然通風(fēng)狀態(tài)下受到了甲醇池火的刺激。使用了九個(gè)高度為2厘米面積不同正方形/矩形池。每個(gè)實(shí)驗(yàn)中的燃料厚度在點(diǎn)火前保持1厘米。該熱量釋放速率（HRRS）在3.38千瓦和29.57千瓦之間，而在實(shí)際隧道的相應(yīng)值在0.30兆瓦和2.61兆瓦之間。

由于熱量從的熱煙霧傳遞到冷的天花板上，最高煙氣溫度的確切垂直位置離天花板有一小段距離，接近天花板而不是緊緊地固定到天花板表面上。在不同的實(shí)驗(yàn)條件下，特別是天花板材料有著各種熱特性，導(dǎo)致煙霧的最大溫度位置肯定是不同的。然而，應(yīng)該指出的是，在以往許多對天花板下最高煙氣溫度的實(shí)驗(yàn)中，在沒有進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)的情況下，熱電偶被任意地安裝在天花板以下1，2或5厘米處，來測量所謂的“最大垂直煙霧溫度”，這將不能獲得非常準(zhǔn)確的結(jié)果。在本研究中使用的模型隧道的天花板由厚度為8毫米石膏板制成，其散熱性能類似于隧道的實(shí)際天花板混凝土。在初步實(shí)驗(yàn)中，8熱電偶安裝于隧道天花板下面，熱電偶和天花板之間的距離為7-21毫米伴隨2毫米的間隔。移動火源來改變火源和熱電偶之間的距離。當(dāng)火源和熱電偶之間的距離相對較小（即<0.88米）時(shí)，最高煙氣溫度的位置是在天花板下約13-15毫米。當(dāng)距離較大（即≥0.88米），垂直溫度隨熱電偶與天花板之間的距離距離的增大上升顯著增加，超過15毫米后基本保持不變。因此，所有用來測量最大煙氣溫度的熱電偶都要安裝在低于模型隧道天花板15毫米以下。

一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（安捷倫34980A）被用于溫度測量，其采樣間隔設(shè)定為2秒。所有這些實(shí)驗(yàn)開始時(shí)有類似的環(huán)境溫度（5-15℃）。用數(shù)字視頻來記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。一組熱電偶被橫向的安裝在天花板下方并正好在火的上方，離模型隧道的左側(cè)開口有2厘米遠(yuǎn)?；鹪春退鰝?cè)壁（D）之間的距離分別為1，0.75，0.5，0.4，0.3和0.2微米。此外，還有墻的防火測試，池邊緣對立與側(cè)壁。在所有試驗(yàn)中，火源和側(cè)壁之間的距離是指池中心和最近的側(cè)壁（其實(shí)就是左側(cè)壁）之間的距離。橫向安裝的熱電偶的位置的詳細(xì)說明如表1所示。

其中斜體字母代表的是消防中心正上方的位置。為簡單起見，在以下的部分中，1010表示10厘米×10厘米的池子，以此類推。天花板下兩套間距為30cm的熱電偶分別位于距左側(cè)壁0.5米（TC系列A）和1.5米（TC系列B）遠(yuǎn)的距離.

所有熱電偶在使用前都在沸水中校準(zhǔn)過，由此在實(shí)驗(yàn)測得的溫度的精度誤差小于3%。這些數(shù)據(jù)全部在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)期收集。每種情況都重復(fù)一次。

參考文獻(xiàn)

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