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建築火災蔓延傳熱的基礎

2024-01-29科學

通常情況下,火災都有一個由小到大、由發展到熄滅的過程,其發生、發展直至熄滅的過程在不同的環境下會呈現不同的特點。

一、建築火災蔓延的傳熱基礎

熱量傳遞有三種基本方式,即熱傳導、熱對流和熱輻射。建築火災中,燃燒物質所放出的熱能通常是以上述三種方式來傳播,並影響火勢蔓延和擴大的。熱傳播的形式與起火點、建築材料、物質的燃燒效能和可燃物的數量等因素有關。火場上,可以用熱通量,即單位時間透過單位面積的熱量大小,來衡量熱能傳遞的強度。依據熱傳遞方式的不同,熱通量分為傳導熱通量、對流熱通量和輻射熱通量。

(一)熱傳導

熱傳導又稱導熱,屬於接觸傳熱,是介質內傳遞熱量而又沒有各部份之間相對的宏觀位移的一種傳熱方式。從微觀角度講,之所以發生導熱現象,是由於微觀粒子(分子、原子或它們的組成部份 )的碰撞、轉動和振動等熱運動而引起能量從高溫部份傳向低溫部份。在固體內部,只能依靠導熱的方式傳熱;在流體中,盡管也有導熱現象發生,但通常被對流運動所掩蓋。不同物質的導熱能力各異,通常用導熱系數(即單位溫度梯度時的熱通量)表示物質的導熱能力。同種物質的導熱系數也會因材料的結構、密度、濕度、溫度等因素的變化而變化。

(二)熱對流

熱對流又稱對流,是指流體各部份之間發生相對位移,冷熱流體相互摻混引熱量傳遞的方式。熱對流中熱量的傳遞與流體流動有密切的關系。當然,由於流中存在溫度差,所以也必然存在導熱現象,但導熱在整個傳熱中處於次要地位型上常把具有相對位移的流體與所接觸的固體表面之間的熱傳遞過程稱為對流換熱一般來說,建築發生火災過程中,通風孔洞面積越大,熱對流的速度越快風孔洞所處位置越高,對流速度越快。 熱對流對初期火災的發展起重要作用

(三)熱輻射

輻射是物體透過電磁波來傳遞能量的方式。輻射換熱是物體間以輻射的方式進行的熱量傳遞。與熱傳導和熱對流不同的是,熱輻射在傳遞能量時不需要互相接觸即可進行,所以它是一種非接觸傳遞能量的方式,即使在太空,熱輻射也能照常進行。最典型的例子是太陽向地球表面傳遞熱量的過程。

熱輻射是促使建築室內火災及建築之間火災蔓延的重要形式。起火點附近與火焰不相接觸又無中間導熱物體作媒介而被引燃的可燃物、就是熱輻射及熱對流的結果。火場上的火焰、煙霧都能輻射熱能,輻射熱能的強弱取決於燃燒物質的熱值和火焰溫度。物質熱值越大,火焰溫度越高,熱輻射也越強。輻射熱作用於附近的物體上,能否引起可燃物質著火,要看熱源的溫度、距離和角度。