第二节 烟熏痕迹的形成
一、烟熏痕迹的形成过程
在火灾过程中,烟受热作用产生热膨胀和浮力及在外部风力、热压作用下形成流动,烟气中的大量游离碳微粒也随烟气流动,由于固体的吸附作用等因素的作用,附着在物体表面或侵人物体孔隙内部形成烟熏痕迹。建筑物内着火时烟气向上的速度为2~4m/s,当烟气达到房间上部以后以约0.5m/s的速度水平扩散,随着扩散距离增加,温度下降,烟粒子下沉。在此过程中,烟气流会在遇到的物体表面上留下烟熏痕迹。烟粒子的直径一般在0.01~50μm之间。烟气的温度在刚离开火焰时可达1000℃,从密闭建筑起火房间流出的烟气温度可达600~700℃。
室内非限定空间内可燃物燃烧放出大量的热量和烟气,形成高温环境,由于热烟气与周围环境空气之间的温差所形成的浮力,驱动烟气从火焰区直接向上形成羽流竖直运动。热烟气上升后,周围各个方向的空气不断补充形成圆锥体形轴对称羽流。圆锥体形轴对称羽流温度高且较稳定,主要通过热辐射向室内壁面或物体表面辐射大量的热,而火灾初期室内壁面或物体表面温度还处于自然温度,火羽流与相距一定距离的物体(该物体不影响轴对称火羽流的燃烧即为非限定空间内的燃烧)热交换梯度大,容易在这些物体上留下烟熏痕迹,由于火羽流与物体相距一定的距离,轴对称羽流不能完全将圆锥体形投影到物体上,而形成模糊的圆锥体形的纵剖面投影图形,即类似“V”形的烟熏痕迹。
浮力烟羽流沿垂直方向的运动,在遇到顶棚后形成顶棚射流的水平运动,顶棚射流触及侧壁形成与浮力作用方向相反的反浮力射流流动,使其向下的速度趋于零,使房间顶部热烟气层逐渐加厚,并逐渐向房间中部扩展,在整个房间上部形成热烟气层。在这一过程中,高温的烟气流碰到上方顶棚阻力形成蘑菇状烟云区域,火灾初期顶棚表面温度还处于正常室内温度,热烟气与顶棚热交换梯度大,又由烟气生成量的分析知距离火源的高度越大处的羽流质量流量(烟气的质量生成率)越大,即顶棚处集聚的烟粒子多,且火源上方的烟气对流强度大,热辐射强,温度高。因此在起火点上方的顶棚易形成浓密且带有方向性的烟熏痕迹。
二、烟熏痕迹的影响因素
1.建筑结构的影响
实际火灾受到火源周围建筑结构的影响(即火源在受限空间内燃烧),使烟羽流的各项参数相应发生变化,进一步影响到烟熏痕迹的形成结果。其中受墙体等障碍物的影响,羽流形式表现为墙羽流、墙角羽流、窗羽流以及阳台溢羽流。
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