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附录A (规范性附录)烟层底部和羽流分界面处的烟气温度和体积流量


A. 1 顶棚温度的判定方法
    顶棚最高温度低于烟层底部与羽流分界面处的温度,因此,由分界面处的烟气温度可保守确定顶棚的最高温度,判定顶棚的最高温度是否处于安全范围,烟层底部与羽流分界面的示意如图A.1所示。
烟层底部和羽流分界面示意图
A.2 烟层底部与羽流分界面处的温度和体积流量
    烟层底部与羽流分界面处的温度和体积流量也可通过公式计算得到。首先根据式(A.1)计算热烟层卷吸空气的质量流量:
    式中:
    M—— 羽流卷吸空气的质量流量,单位为千克每秒(kg/s);
    P——火源的周长,由表1给出的燃烧盘长宽尺寸和其数量确定,单位为米(m);
    p——羽流卷吸的空气的密度,单位为千克每立方米(kg/m3);
    z——烟气层分界面的高度,由式(A.2)确定,单位为米(m);
    g——重力加速度,单位为米每平方秒(m/s²);
    TA——周围环境的温度,单位为开尔文(K);
    TF——火焰温度,单位为开尔文(K)。
    烟层分界面的高度z应维持在距离疏散地面至少1.8m以上的高度,对于高大空间,烟层分界面的高度z根据式(A.2)进行计算确定。
    式中:
    z——烟气层底部的高度,由式(A.2)确定,单位为米(m);
    H——空间顶棚距离火源位置的高度,单位为米(m);
    h——疏散地面高于火源位置的高度,单位为米(m)。
烟气及疏散安全计算示意图
    由表3可确定不同盘组的热释放速率Q,根据式(A.1)计算得出的羽流卷吸空气的质量流量M,可由式(A.3)计算烟气层与羽流分界面处的温度TB
分界面处的温度TB
 
    式中:
    Q——火源的热释放速率,单位为千瓦(kW);
    cp——卷吸空气的比热,单位为千焦每千克开尔文(kJ/(kg·K)),通常取1.01;
    TB——羽流与烟气层分界面处的温度,单位为开尔文(K)。
    卷吸空气从羽流中吸收热量产生膨胀,密度会随之而发生变化,在常压条件下,可根据卷吸空气的密度将羽流卷吸的空气质量流量转化为体积流量,如式(A.4)所示。
 
体积流量
    式中:
    V——羽流与烟气层分界面处的体积流量,单位为立方米每秒(m³/s);
    ps——羽流与烟气层分界面处的密度,由式(A.5)确定,单位为千克每立方米(kg/m²)。
羽流与烟气层分界面处的密度
 
    式中:
    ρ0——绝对温度为273K、压力为0.1013MPa状态下的空气密度,单位为千克每立方米(kg/m3)。
    对应不同规格的燃烧盘组和烟层分界面高度z,根据式(A.1)〜式(A.5)可确定烟层底部与羽流分界面处的温度和体积流量,计算结果如表A.1和表A.2所示。表A.1给出了烟层底部与羽流分界面处温度TB的最大值,表A.2给出了羽流在分界面处进人烟层的烟气体积流量V。表中的温度和体积流量根据静止空气中的轴对称羽流计算模型得出。羽流卷吸的空气温度分别为10°C、20°C和30°C。
    当房间的高度、房间内的温度和卷吸空气的温度与表A.1和表A.2中提供的数据不一致的时候, 可根据表中的数据,采用内差法或者外差法计算分界面处的温度和体积流量。
    由于试验过程中存在一定程度的不确定性因素,可能造成实际的试验温度与表A.1给出的理论数据存在偏差。因此,应在顶棚安装感温探测器,在试验中对顶棚温度进行监测,并据此对表A.1给出的温度数据进行校正,避免顶棚温度过高对试验现场造成破坏。
烟层底部与羽流分界面处的温度(静止空气中对应不同规格燃烧盘组
烟层底部与羽流分界面处的温度(静止空气中对应不同规格燃烧盘组)
烟层底部与羽流分界面处的体积流量(静止空气中对应不同规格燃烧盘组)
烟层底部与羽流分界面处的体积流量(静止空气中对应不同规格燃烧盘组)
烟层底部与羽流分界面处的体积流量(静止空气中对应不同规格燃烧盘组)
烟层底部与羽流分界面处的体积流量(静止空气中对应不同规格燃烧盘组)
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