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《中国科学技术大学》 2007年
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不同通风状况下典型软垫家具火灾特性研究

朱五八  
【摘要】: 软垫家具从上世纪七十年代末至今,国内外一些研究机构就软垫家具的引燃特性和点燃特性开展了研究,获得了部分有价值的研究成果,但是缺乏通风对软垫家具火灾特性影响研究,针对国内外研究不足,改造了ISO9705全尺寸热释放速率实验台燃烧室通风口,重点开展了这方面研究。本文选择当前中国家具市场上具有代表性和普遍性的软垫家具,运用小尺寸实验与全尺寸实验相结合的方法研究了软垫家具火灾特性。 在小尺寸实验中,利用锥形量热计在35kW/m~2的辐射强度下开展软垫家具制作材料的组合件火灾特性研究,获得了组合件的火灾特性参数,并评价软垫家具制作材料对其组合件火灾特性参数的影响。 在全尺寸实验中,基于ISO9705全尺寸热释放速率实验台,分别在燃烧室内和集烟罩下分别开展了软垫家具在受限空间和敞开空间内的火灾行为,实验结果给出:无论在受限空间内还是在敞开空间内,面料对软垫家具的火灾特性产生明显影响,填料密度越大,软垫家具的热释放速率也越大,火灾危险性也越大;在本文所述的实验条件下,在受限空间内软垫家具燃烧过程中燃烧室顶棚烟气平均温度在热释放速率增长阶段成幂函数关系,在衰减阶段成线性关系;在燃烧充分条件下,CO/CO_2的质量比和CO标准状况下的生成率与热释放速率的比值也成线性关系。从理论和实验上分析了可燃物燃烧速率与通风状况、热反馈存在着关系,进一步利用数理统计分析相同的软垫家具分别在受限空间和敞开空间测得单人软垫家具在燃烧过程中热释放速率峰值之间关系:HRR_(ISO.MAX)/HRR_(FC.MAX)=2.0。进一步在燃烧室内研究通风条件对软垫家具的火灾特性影响,给出了热释放速率峰值与通风因子之间线性关系。 运用了FDS场模拟方法分别研究了受限空间和敞开空间内软垫家具火灾行为。通过比较分析发现,模拟中热释放速率峰值与实验值基本一致,能够很好模拟受限空间内软垫家具火灾动力学和热反馈的作用。 借助国外著名的NIST和CBUF两种小尺寸/全尺寸数据相关性模型,运用小尺寸实验中热释放速率峰值、点燃时间、到达热释放速率峰值时间、有效燃烧热等关键参数以及全尺寸软垫家具的特征参数,预测软垫家具全尺寸火灾时的热释放速率峰值和到达该峰值的时间,并对模型预测值和实际的全尺寸实验结果进行对比分析,指出了两种预测模型的特点、不足以及改进的方向。本文在Thomas模型的基础上,分析了软垫家具燃烧过程中对热释放速率的影响因素,分别给出了敞开空间和受限空间内的软垫家具热释放速率峰值预测公式,预测结果可以取得较高的精度。
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