本發(fā)明涉及火災(zāi)科學(xué)和消防工程領(lǐng)域，具體涉及的是一種煙氣控制系統(tǒng)的排熱性能測試方法。
背景技術(shù)：
：在建筑及交通隧道發(fā)生火災(zāi)的過程中，可燃物的燃燒會釋放出大量高溫有毒煙氣，同時(shí)還會釋放大量熱量。若火源釋放的熱量不能及時(shí)通過煙氣控制系統(tǒng)排出隧道，則可能對隧道內(nèi)人員安全造成嚴(yán)重危害，影響消防隊(duì)員接近火源進(jìn)行滅火救援，甚至還會對隧道結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞。目前，考查煙氣控制系統(tǒng)煙氣控制效果的常規(guī)判斷方法主要通過現(xiàn)場測量煙氣溫度、能見度、煙氣層高度等參數(shù)來進(jìn)行判斷，但由于所考查的空間區(qū)域通常較大，煙氣沿水平方向蔓延距離遠(yuǎn)，因而不易大量測量這些煙氣特征參數(shù)，并且這些常規(guī)參數(shù)均只反映了煙氣的局部狀態(tài)，并不能準(zhǔn)確評價(jià)煙氣控制系統(tǒng)的總體煙氣控制效果，更不能量化反映煙氣控制系統(tǒng)的總體排熱性能。因此，現(xiàn)有檢測煙氣控制系統(tǒng)性能的方法僅僅只是測量排煙量，無法準(zhǔn)確反映排熱效果。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對上述技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種煙氣控制系統(tǒng)的排熱性能測試方法，可以很好地量化分析煙氣控制系統(tǒng)的排熱性能，準(zhǔn)確反映其排熱效果。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種煙氣控制系統(tǒng)的排熱性能測試方法，包括以下步驟：(1)布置火源裝置，并于其中加入燃料；(2)測量燃料的重量；(3)確定排煙口的開啟位置，并根據(jù)排煙口大小將其分割為i個(gè)單元，并在每個(gè)排煙口單元內(nèi)布置溫度測點(diǎn)和風(fēng)速測點(diǎn)；(4)點(diǎn)火60s后開啟風(fēng)機(jī)和對應(yīng)位置的排煙口進(jìn)行排煙，采集排煙口的煙氣溫度與流速，直至火源熄滅；(5)根據(jù)排煙口處的煙氣溫度和流速，按照下列公式計(jì)算每個(gè)排煙口處的對流排熱速率QCHRR，得到相應(yīng)排煙口的瞬時(shí)拍熱性能：Q·CHRR=Σi=1i=Ncpm·iΔTi]]>式中，cp為空氣比熱，為通過第i個(gè)排煙口單元的煙氣質(zhì)量流率，且ρ＝1.2kg/m3，Si為第i個(gè)排煙口單元的面積，ΔTi為第i個(gè)排煙口單元內(nèi)的煙氣平均溫升；(6)將各排煙口處的對流排熱熟慮相疊加，得到煙氣控制系統(tǒng)的總體對流排熱速率即M為所開啟的排煙口總數(shù)，j為所開啟的第j個(gè)排煙口；(7)將QCHRR_fofal對時(shí)間進(jìn)行積分，得到通過排煙口排出的對流排熱總量，即(8)按照下列公式計(jì)算得到的結(jié)果量化分析不同排煙口開啟模式下的排煙效果：ηCHR=Q·CHRR_totalQconv]]>式中，ηCHR為對流排熱效率，其數(shù)值越高，代表煙氣控制系統(tǒng)的煙氣控制效果越好；Qconv為火源熱釋放量的對流分量，Qconv＝0.7Qfire，Qfire為火源總熱釋放量，且Qfire＝mΔHc，m為燃料質(zhì)量，ΔHc為燃料的燃燒熱值。作為優(yōu)選，所述燃料為酒精、汽油、正庚烷中的任意一種或多種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：由于發(fā)生火災(zāi)時(shí)，通常僅開啟火源附近一定范圍內(nèi)的排煙口進(jìn)行排煙，且排煙口間距較大，因此，本發(fā)明通過測量每個(gè)排煙口處的煙氣流速和溫度參數(shù)來計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過每個(gè)排煙口排出的熱量(對流排熱速率)，獲得每個(gè)排煙口的瞬時(shí)排熱性能，并以此計(jì)算出通過排煙口排出的對流排熱總量，然后引入對流排熱效率的計(jì)算，從而很好地量化分析出不同排煙口開啟模式下的排煙效果，如此即可準(zhǔn)確反映出煙氣控制系統(tǒng)的排熱效果。本發(fā)明流程設(shè)計(jì)合理、易于操作實(shí)現(xiàn)，且測試結(jié)果準(zhǔn)確率高，因此，其非常適合在火災(zāi)科學(xué)和消防工程領(lǐng)域內(nèi)推廣應(yīng)用。附圖說明圖1為本發(fā)明的流程示意圖。圖2為本發(fā)明-實(shí)例中試驗(yàn)隧道火源及排煙口的位置示意圖。圖3為本發(fā)明-實(shí)例中工況1不同位置排煙口處的對流排熱速率示意圖。圖4為本發(fā)明-實(shí)例中工況2不同位置排煙口處的對流排熱速率示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明的方式包括但不僅限于以下實(shí)施例。本發(fā)明提供了一種涉及建筑/交通隧道煙氣控制系統(tǒng)排熱效果的測試方法，其引入了對流排熱效率(ηCHR)這一指標(biāo)來量化分析不同排煙口開啟模式下的排煙效果。如圖1所示，本發(fā)明的測試過程如下：(1)布置火源裝置，并于其中加入燃料(宜選擇酒精、汽油、正庚烷等成分簡單、燃燒熱值已知的燃料)；(2)測量燃料的重量；(3)確定排煙口的開啟位置，并根據(jù)排煙口大小將其分割為i個(gè)單元，并在每個(gè)排煙口單元內(nèi)布置溫度測點(diǎn)和風(fēng)速測點(diǎn)，i>0；(4)點(diǎn)火60s后開啟風(fēng)機(jī)和對應(yīng)位置的排煙口進(jìn)行排煙，采集排煙口的煙氣溫度與流速，直至火源熄滅；(5)根據(jù)排煙口處的煙氣溫度和流速，按照下列公式計(jì)算每個(gè)排煙口處的對流排熱速率QCHRR，得到相應(yīng)排煙口的瞬時(shí)排熱性能：Q·CHRR=Σi=1i=Ncpm·iΔTi]]>式中，cp為空氣比熱(1.003kJ·kg-1·K-1)，為通過第i個(gè)排煙口單元的煙氣質(zhì)量流率(kg/s)，且ρ＝1.2kg/m3，Si為第i個(gè)排煙口單元的面積(m2)，ΔTi為第i個(gè)排煙口單元內(nèi)的煙氣平均溫升(℃)；(6)將各排煙口處的對流排熱速率相疊加，得到煙氣控制系統(tǒng)的總體對流排熱速率即M為所開啟的排煙口總數(shù)，j為所開啟的第j個(gè)排煙口；(7)將QCHRR_total對時(shí)間進(jìn)行積分，得到通過排煙口排出的對流排熱總量，即(8)按照下列公式計(jì)算得到的結(jié)果量化分析不同排煙口開啟模式下的排煙效果：ηCHR=Q·CHRR_totalQconv.]]>上述ηCHR指標(biāo)的物理意義是煙氣控制系統(tǒng)的對流排熱總量(QCHRR)與火源總熱釋放量的對流分量(Qfire)之間的比值，ηCHRR數(shù)值越大(0＜ηCHRR≤1)則煙氣控制系統(tǒng)的排煙效率越高。上式中Qconv為火源熱釋放量的對流分量，也即以對流形式通過火羽流進(jìn)入煙氣層的熱量，對于大多數(shù)燃料可近似為Qconv＝0.7Qfire，即對流分量是火源總熱釋放量的70％，剩余部分熱量以熱輻射和熱傳導(dǎo)的形式散失進(jìn)入周圍環(huán)境?；鹪纯偀後尫帕縌fire可通過燃料質(zhì)量(m)與其燃燒熱值(ΔHc)計(jì)算獲得，即Qfire＝mΔHc。下面以一個(gè)實(shí)例來對本發(fā)明的測試效果進(jìn)行闡述。以某150m長的隧道模型為例開展試驗(yàn)，如圖2所示，主體隧道長150m，寬15.950m，高7.8m，隧道側(cè)面開設(shè)6組排煙口與排煙道相連，相鄰組之間的距離為22.5m，每組包括4個(gè)1m×2m的排煙口，排煙量恒定。本實(shí)例共設(shè)計(jì)了2種試驗(yàn)工況，主要使用0#柴油作為燃料，其目的是考查排煙口開啟位置對煙氣控制效果的影響，即對比開啟第三、第四組和開啟第三、第五組排煙口所對應(yīng)的排熱效果，具體試驗(yàn)工況如表1所示。序號火源功率(MW)燃料用量(kg)排煙量(m3/h)開啟VG3開啟VG4開啟VG5工況14柴油15219600√√工況24柴油16219600√√表1對兩個(gè)方案中相應(yīng)排煙口處的煙氣溫度、流速和燃料質(zhì)量進(jìn)行測量，并按照上述流程計(jì)算每組排煙口對應(yīng)的瞬時(shí)對流排熱速率。圖3和圖4分別顯示了兩個(gè)工況中相應(yīng)排煙口處的對流排熱速率，從圖中可看出第四組和第五組排煙口對應(yīng)的對流速率均低于開啟第三組排煙口處的相應(yīng)數(shù)值，即開啟近火源處的排煙口有利于火災(zāi)煙氣排出。表2給出了計(jì)算獲得的對流排熱總量及對流排熱效率，從后者可看出，工況1的對流排熱效率高于工況2的對數(shù)值，即減小排煙口間距有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的排熱效率，因此工況1的排煙口開啟方案優(yōu)于工況2。表2通過上述實(shí)例可以看出，本發(fā)明提出的排熱效率測試方法能夠以量化的形式反映煙氣控制系統(tǒng)的煙氣控制效果，便于對不同的排煙方案進(jìn)行對比分析。本發(fā)明通過設(shè)計(jì)一種新型的測試煙氣控制系統(tǒng)排熱性能的方法，克服了常規(guī)參數(shù)均只反映了煙氣的局部狀態(tài)、不能準(zhǔn)確評價(jià)煙氣控制系統(tǒng)的總體煙氣控制效果的缺陷，實(shí)現(xiàn)了煙氣控制系統(tǒng)的總體排熱性能的量化，以便于對不同防排煙方案的煙氣控制效果進(jìn)行量化測試和對比。本發(fā)明很好地突破現(xiàn)有技術(shù)的限制，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新，因而與現(xiàn)有技術(shù)相比，其具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式之一，不應(yīng)當(dāng)用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的主體設(shè)計(jì)思想和精神上作出的毫無實(shí)質(zhì)意義的改動或潤色，其所解決的技術(shù)問題仍然與本發(fā)明一致的，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3