高层建筑竖井负压控烟效果的全尺寸实验研究

发布时间：2020-10-16 12:16

　　 随着城市化发展,土地供给紧张,我国涌现出越来越多高层和超高层建筑,但是近几年高层建筑火灾引发的伤亡事故频发,说明高层建筑火灾防治形势依然严峻。高层建筑竖向通道的烟囱效应一方面会加速烟气蔓延,扩大火灾影响;另一方面烟囱效应能加快if烟气流动,快速排出烟气。设置专门的排烟竖井,将烟气直接从着火房间排出时,将在着火房间形成负压,从而将烟气控制在着火房间。国内外相关学者对利用烟囱效应进行烟气排放、控制已开展了一些研究,但缺乏全尺寸实验研究,以及不同参数对控烟效果影响的实验研究。为了进一步研究竖井控烟的可行性及有效性,本文设计了两类竖井实验台,对利用烟囱效应控烟开展全尺寸实验研究。一是着火房间通过侧壁开口直接与竖井相连,开展不同竖井高度和火源功率下的实验研究。研究发现,竖井高度达到二层(5.6m)以上时,可产生明显烟囱效应。竖井高度增加烟囱效应增强,竖井高度达到六层(16.8m)时,单、双油池火的竖井排烟速度分别达2.3m/s、3.4m/s。火源功率增大,烟囱效应增强,但室内烟气热压也增大,使得室内负压净值减小,控烟效果减弱,需要提高竖井增大排烟量,抑制溢流出现。单、双油池火,竖井高度达到六层时,补风口平均速度分别是2.5m/s、2.9m/s。通过比较修正后的补风速度理论值与溢流速度理论值,以及实验录像对控烟效果的记录,验证了抑制补风口溢流的理论条件。二是着火房间通过30m长的水平管道与竖井连接,对不同竖井高度和火源功率下的竖井排烟进行实验研究。研究发现,点火前期,补风口有60s左右的持续溢流。烟气温度在水平管道内呈指数规律衰减,双油池火衰减率大于单油池火。加入水平管道,使得竖井底部负压减小,排烟速度减小,控烟效果减弱。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU972.4;TU998.1
【部分图文】：

达到阻止烟气蔓延的目的。??２．２烟囱效应负压控烟原理??本节对利用竖井烟囱效应控烟的理论基础进行介绍，如图２．１所示，随着??室内烟气的增多，在膨胀力与惯性力作用下进入竖井；在热浮力的作用下向上??填充竖井，使得竖井内温度升高，竖井内热压增大，烟囱效应加强，此时竖井??内的驱动力主要是烟囱效应，如果利用火灾中竖井的烟囱效应进行排烟，使室??内形成负压，将烟气控制在着火房间内，则会大大减小火灾危险性。??５??

图３．２实验天平与油盘示意图??３．３．２热电偶及布置方式??实验采用直径为１＿的Ｋ型铠装热电偶，如图３．３?（ａ），该热电偶是由两??种不同成分的导体材料，镍烙合金和镍硅合金两端焊接形成回路进行工作的，??其中直接测温端叫工作端，接线端叫冷端，也称为参比端。当两端存在温差时??便会在回路中产生热电流。然后，使用７０１８采集模块对热电偶所产生的热电势??进行测量，如图３．３?（ｂ）通过相应的采集软件可以对该热电势进行采样并将其??转换为实时温度测量值，记录到电脑中。??（ａ）热电偶?（ｂ）温度采集模块（７０１８）??图３．３温度采集装置??实验过程中热电偶的布置位置如下：??（１）着火房间??为研宄竖井负压控烟对室内温度的影响，在距离室内排烟口左侧０．８０ｍ的??１２??

（ａ）电子天平??（ｂ）油盘（直径５７ｃｍ）??图３．２实验天平与油盘示意图??３．３．２热电偶及布置方式??实验采用直径为１＿的Ｋ型铠装热电偶，如图３．３?（ａ），该热电偶是由两??种不同成分的导体材料，镍烙合金和镍硅合金两端焊接形成回路进行工作的，??其中直接测温端叫工作端，接线端叫冷端，也称为参比端。当两端存在温差时??便会在回路中产生热电流。然后，使用７０１８采集模块对热电偶所产生的热电势??进行测量，如图３．３?（ｂ）通过相应的采集软件可以对该热电势进行采样并将其??转换为实时温度测量值，记录到电脑中。??（ａ）热电偶?（ｂ）温度采集模块（７０１８）??图３．３温度采集装置??实验过程中热电偶的布置位置如下：??（１）着火房间??为研宄竖井负压控烟对室内温度的影响，在距离室内排烟口左侧０．８０ｍ的??１２??
【参考文献】

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1 孙焕;李元洲;;火源功率对竖井负压控烟效果影响的实验研究[J];火灾科学;2015年03期

2 王炯;;超高层建筑防排烟存在的主要问题[J];工程建设标准化;2014年10期

3 李健;李元洲;毛少华;匡萃芃;李成龙;;高层建筑房间利用竖井进行烟气控制的试验研究[J];安全与环境学报;2014年05期

4 杜峰;;外界风影响下高层建筑竖井自然排烟可行性[J];消防科学与技术;2011年10期

5 许兆宇;李元洲;孙晓乾;许晓元;;开口位置对楼梯井内烟气运动影响的研究[J];安全与环境学报;2010年02期

6 张靖岩;霍然;王浩波;纪杰;胡隆华;易亮;;高层建筑中利用竖井进行排烟的可行性分析[J];工程力学;2006年07期

7 游宇航;李元洲;孙晓乾;王浩波;霍然;;夏季大空间内火灾机械排烟效率的研究[J];安全与环境学报;2006年03期

8 易亮;霍然;张靖岩;李元洲;张和平;;柴油油池火功率特性[J];燃烧科学与技术;2006年02期

9 丁珏,翁培奋;90°弯管内流动的理论模型及流动特性的数值研究[J];计算力学学报;2004年03期

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1 张旭涛;利用电梯竖井的高层建筑排烟系统研究[D];华北电力大学;2015年

2 孙晓乾;火灾烟气在高层建筑竖向通道内的流动及控制研究[D];中国科学技术大学;2009年

3 朱杰;超高层建筑竖井结构内烟气运动规律及控制研究[D];中国科学技术大学;2008年

4 张靖岩;高层建筑竖井内烟气流动特征及控制研究[D];中国科学技术大学;2006年

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1 孙焕;不同因素对竖井负压控烟效果的影响规律研究[D];中国科学技术大学;2015年

2 孙昊;有风条件下高层建筑烟气蔓延规律的研究[D];安徽理工大学;2012年

本文编号：2843242