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火灾发生时烟气的流动

火灾时,由于可燃物不断燃烧,产生大量的烟和热,并形成炽热的烟气流。由于高温烟气和周围常温空气的密度不同,产生的浮力将使烟气在室内处于流动状态。
烟气休积变化与其受热温度有关。当起火房间的温度达到800℃时,烟气休积增大近4倍,由此可以看出支配烟气流动的能量主要来自于燃烧产生的热量。火灾燃烧物质的发热量大,产生的烟气温度就高,其密度也就相应较低,自然在空气中产生的浮力就大,上升速度就快。研究表明,烟气温度越高,烟气流动速度越快,和周围空气的混合作用就越弱;温度越低,流动速度越慢,和周围空气的混合就会加剧。烟气的流动还和周围环境温度、流动的阻碍、通风和空调系统气流的干扰,建筑物本身的烟囱效应等因素有关。
当室内的温度高于室外温度时,室内空气的密度比外界小,这样就产生了使室内气体向上运动的浮力。建筑物高度越大,气体上升运动就越显著,烟囱效应就越突出,这也就是为什么高层建筑一定要使用防火堵料进行封堵隔离。它是建筑火灾中烟气流动的主要因素。在电梯竖井或楼梯竖井等竖向高度很大的空间部位,烟囱效应作用尤其突出。当建筑物发生火灾时,室内烟气温度很高,则竖井的烟囱效应更强。因此,竖井将对火灾时烟气的传播产生巨大的影响。在楼梯间、消防电梯间等竖井处设置前室,具有抑制烟气向竖井侵入的作用。而从建筑物内部烟气的流动来看,可以减缓大气与竖井之间的压差,使烟囱效应减弱,从而削弱烟气的竖向流动。
由此可见,建筑物一旦发生火灾,若不采取有效的防排烟措施,烟气将很快充满起火房间,并迅速蔓延至走廊,进入楼梯间、管道井等处。烟气一且进入竖向空间后,将会在很短的时间内由下而上蔓延至建筑物顶部。所以采取防控烟措施,做好防排烟设计与施工,对于保证安全疏散,限制火灾蔓延扩大具有重要的意义。

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