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毕业设计
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TJ01-079@火灾自动报警系统设计,毕业设计
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- 1 - 加拿大建筑物文摘 火焰传播 当 建筑物发生火灾时，火苗传播的可能速度以及范围在防火过程中起着极为重要的作用 。它 们 根据建筑物 特征 以及构造而不同 ， 设计者也可以对其进行很大程度的调整，主要方法是采用分隔措施 (见 CBDs 11 和 33)，即包括出口在内的各部分都由具有合适抗火性的建筑隔离开来。设计者同样也要考虑每个分隔间内怎样能够减少火灾形成以及传播的速度，这不仅与其外部构造特点有关，同样也是 这一文摘的主题部分。 火的性质以及在每个分隔区内的传播方式 已经在 CBD 31 中 讨论 过了。不同情况下，火灾的 传播也不同，但是经验表明，建筑物内部性质很大程度影响着火灾传播 速度 。内部材料的可燃性决定着分隔区内火灾产生的可能性以及传播的速度。 内部材料 的燃烧速度，是决定 消防部门赶到时 火灾大小的主要因素 。如果内部 材料 燃烧速度 较慢 ， 那么分隔区内火灾的传播速度就会减少，当然其内部物品可燃性也不高。如果火势不大，并且及时报警，那么消防部门很有可能 迅速扑灭火灾。 火势很慢也能够增加起火区域内部人员逃生的机会。火灾通常蔓延的很慢，可是如果内部材料依然，那么火势就会迅速蔓延，很快达到跳火点。如果房间内到处都是火苗，那么就可以说产生 了跳火。这个时候，内部人员很难生还，因为温度迅速升高，有将近几百度。 走廊，楼梯和其他火灾早期 的 逃生路径不同于一般的空间，内部没有家具，但是也应该被看成分隔 区 。这些地方火的传播更取决于表层材料的可燃性，以及其作为逃生路径时考虑的其他因素。 对火焰快速传播 危险性的认识 以及对可燃的内部材料研究是近几年才开始的 。 很多相关研究都始自 1940年，当时美国发生了几场大型火灾，很多人丧生。从那以后对建筑材料的表层燃烧性质进行了大量的测验 。包括加拿大的国家建筑方式在内的很多已经意识到了火焰传播的危险性，设定了相关要求来对 其进行限制。 nts- 2 - 火焰传播测试 尽管 火焰传播 的概念很简单，但是实际的情况却并非如此。一般来说建立一个对实际情况进行测试的模型并不是容易的事。现在有三种可行的方式对其进行测试。他们分别是大烟道测试，扩散测试，小型烟道测试。大型烟道测试是由 Underwriters公司的实验室发起的，也是唯一被加拿大国家建筑安全委员会认定的测试方案，这个方案的细节在 ASTM E84-61 标准中有详细描述。扩散测试在 ASTM E162-60T标准中有详细的记录，这个方案是由美国国家标准局最终认定的。小型烟道测试是由美国国家森林产业实 验室推出的，这个标准也被 ASTM所收录，下面将对以上的这几个方案进行简要的介绍。 ASTM E84-61建筑物表面材料燃烧特性测试 这是一种大烟道测试，使用到大型材料，它 的燃烧室有大约 25码长，17码宽 12码深。两个燃烧头对样品表面进行烟火喷射来模拟屋顶燃烧室。被引燃的火有将近 5米的燃烧长度。将使用各种仪器来记录火焰的蔓延速度，燃烧浓烟的密度和扩散气体的温度。 这一个测试方法的主要特征是对测试仪器进行下列调整 , 在 5.5分钟内，火焰将会沿着 19.5英寸长的红色橡木制的地板传播，这种情况将被考虑成 100种分 类，石棉和水泥板被指定为 初 级，并且以他们作为等级刻度的基准点。 火焰传播按以下分类： 1.在 5.5分钟或者更少的时间内，根据火焰在 19.5英寸的材料上的传播，分类将是 5.5分钟 100次，也就是在几分钟中内火焰传播 19.5英寸时。 2.对于那些在 5.5分钟内 火焰传播超过的 191/2英寸，但是除了 超过 10 分钟的材料， 在几分钟之内时，类别将被分成 5.5分钟 100次，在 这个结果和 100之间 ， 火焰 传播 1932英尺加上一半 的差值。 3.火焰在材料上的传播仅仅是部分方式，然后是继续传播或者是停止，在 19.5英寸之前被分 开的样品，其分类将会是 100倍的从开始点火到火焰末端 传播的距离。 对于材料的测试结果有助于烟气被绘制，使用相同的坐标，并且通过对各自曲线下的区域比较，来建立一种数字式分类，材料的性能可以nts- 3 - 和 石棉 水泥板和分类等级的红色橡木制地板进行比较。 ASTM E162-60T使用辐射加热源对材料进行加热测试 这种测试方法使用 12*18英尺的管道在加热材料前表面进行加热，材料的表面规格是 6*18英尺，样本被固定住， 在其上沿进行加热，使得火焰可以在它 的前方燃烧。 在这个测试中所采集的火焰前沿速度和另一个相关的测试材料燃烧特 性组成了火焰传播指标。同样的在这种实验中也要对烟体进行测量总体说来都会使用大量不同特性的材料来进行这种大烟道测试。 小烟道测试 在这种测试中要包含三种主要部分，一个火箱，一个 8码长的燃烧室，一个堆垛，其中的火箱包含 T行喷嘴可以提供 每分钟 燃烧 3400t的燃烧气体。而燃烧室则需要安装上墙壁，地板，窗帘，在地板上方还要加装上特制的加热装置，这种加热装置在其边沿还有不规则的洞，燃烧样本的周遍安装上 13英尺宽 8英尺长的绝缘保护装置，这个装置整体上有将近 30度的倾斜角度。它的下沿稍高于加热装置， 在下沿附近就有一个加热喷 嘴。 气体场所中的电动机内部爆炸压力与其外壳大小、形状、内部空间容积、风扇有关，也与气体或蒸汽与空气混合物的性质 及浓度有关，气体的爆炸压力与传播速度受以下因素的影响：火焰路径与爆炸浓度范围及火焰传播速度有直接关系，间隙太小，达到熄火间隙以下时，则火焰不能传播，更燃烧不起来，随着路径增宽，极限值变宽，火焰传播速度也加快，点火位置及能量的不同，能影响爆炸极限值及火焰传播速度。电火花在可燃气体（蒸气）与空气混合气中放电，能引起混合气燃烧，随着点火能量的加大，燃烧范围变宽。当火花达到“极限火花能量”时再增加火花能 量，燃烧范围也不变化。不同的可燃混合气有不同的极限火花能量值。可燃气体（蒸气）的浓度，与火焰传播速度关系较大，从燃烧下限开始，随着浓度的增加，火焰传播速度加快，达到一个最大值，再增加浓度则传播速度下降，一直到燃烧上限便停止传播。气体压力没有大幅度变化时，对燃烧极限便没有明显的影响，但低于 200mmHg（ 26。66KPa）才有明显的反映，当气压低到一定值时，便不能反应，但压力nts- 4 - 对于引燃温度具有明显的影响。可燃气体的初始温度与极限值的关系是随着初始温度的增大，燃烧范围变宽，上限可增大 23%，下限减少 23%。火 焰传播速度表征了进行燃烧过程的火焰前锋在空间的移动速度，是研究火焰稳定性的重要数据之一。其值高低取决于可燃混合气本身的性质、压力、温度、过量空气系数、可燃混合气流动状况 (层流或湍流 )以及周围散热条件等。当压力和温度升高、过量空气系数接近于 1，或流动状况为湍流时，都有助于提高火焰传播速度。 火焰传播速度实质上表示了单位时间内在火焰前 锋单位面积上所烧掉的可燃混合气数量。火焰传播速度，燃料助燃，烟气 浓度等因素都和 红色橡木制 有关系。这个实验要使用将近 18.4分钟。 国家建筑法 规 中对火焰传播速度的规定 1960年颁布的加拿大国家建筑法规 中第一次出现了火焰传播速度的概念，其中的主要要求有： 1.在走廊中的所有公众设施在火 灾 中要尽可能的保持不被点燃。严格限制易燃材料的使用。特别是不能用在天花板上，尽量提高走廊的防火能力。 2.在公众集会 的场所，要限制使用易燃材料，要合理的使用高架建筑，尤其是戏院、 歌剧院这些场所，避免有灾难性事件发生。 3.在有易燃材料做建筑用材料的地方要很注意，要使用各种方法来尽量阻止火焰的蔓延 ， 要为人员的疏散 提供必要的时间。 4.考虑到火灾发生有可能是在宾馆客人正在熟睡的时候，所以使用燃烧时烟雾尽 可能小的材料也是很重要的。 1960，加拿大的国家建筑法规 中所要求的火焰传播限制数据是基于ASTM E84隧道测试。 走廊：火焰传播在天花板应小于 25，在墙壁应小于 75。如果上半墙不大于 25的话，在下半墙变化供应允许的速度高达 150。如果安装了喷水装置，即使火焰的扩散在整个表面上达到 150也是可以接受的。 装配，装置和抑制作用 等 ，所有内部的极限是火焰的扩散速度必须小于150。 火焰扩散速度 nts- 5 - 大多数的测试使用的是 ASTME84方法，它经过美国和加拿大保险实验室通过实验得出通常专有的材料的速度小于 75。这些速度 被建立在建筑材料表里，和保险实验有限公司和加拿大检测工具，装置和材料保险实验室的表里。这些有限的测试，大多数采用未处理的木材来做实验，而不是用其他的专门的材料。 在 NFPA手册（ 1962）第十二版中的 8-143中，许多不同的材料火焰的扩散速度都是根据通道实验测试的结果得出的，许多的都小于这个值。未处理的木材变化的范围是从 60到 215， 相对于处理的就是从 10到60。原木的变化范围从 100到 260。加工过的是从 15到 60有相同的速度变化从表面到核心。火的钝化作用使原木能使火焰的传播速度从 100减少到 10到 60之 间，当运用在未处理的木板 表面时能使速度从 225降低到 10到 60之间。因此，它被当成是含有火钝化处理，防护层技术，能改变火焰传播的特点以及在 25以下的这个范围之内。石膏墙板的速度是 10到15。 现在，火焰在一般的材料中的扩 散速度通过等级和描述能被适当的定义，这项工作被加拿大国家建筑法规 发展起来。就想其他的专用的材料一样，通过测试来确定速度仍然是必要的。 一般评价 在讨论建筑材料 燃烧能力 的参考值时 ，通常使用火焰传播这一术语。在 ASTM中根据在无空气流动和火焰传播混合表面燃烧氧化情况，得到暂时对建筑物和材料的速度 测试得到的定义。当前我们对这个表面火焰传播速度精确的机理仍然是不完全了解的。但是一定的研究能得到一些对火焰传播特点有影响的相关的因素。 一般情况，在光滑坚硬的表面火焰传播的速度没有软而不平的表面快，厚的比薄的慢，但是研究指出，对大多数的厚度超过 0.25寸材料来说，火焰的传播是与厚度是相对独 立的。两个平面如果结合的很好的话，那么一个是表面燃烧， 另一个能吸收热量来阻止它的燃烧速度 。对于使用薄材料时的忧虑，这是很有意义的。固定基础材料的表面的方法是非常重要的。材料的 湿度也能影响表面的火焰传播速度，特别是含有一定 比例的纤维易燃材料。 nts- 6 - 通常 含有低易燃材料的原料能显示出低的火焰速度（小于 25），例如石头，玻璃，很多的金属，石制品，陶瓦，石膏，石棉产品和毛制刷子 等。通常人们认为，薄的表面就象两三层的普通油漆，或者是少量的印刷墙纸层，都不会使速度提高。当然有些也是例外的，例如 亮漆 这样的高易燃表面。 像未经加工过的木材和纤维制品在充分燃烧时产生的烟气等级的正常范围在 75以上。大多数木料及少部分甲板的 烟 气 等级在 75到 150之间。为了提出这些等级在 75之下的材料，必须要在其中注入或添加一些夹层或则是在表面上涂上一些防火材料。但是 经过上述两种方法中任意一种处理过的材料，要想能够永久的保护，都是值得怀疑的。首先添加夹层的，其中的盐份在湿气比较大的情况下可能会滤出而失去保护，而平时的正常维护也可能会降低表面保护涂层的工作效能。利用内部一体化时常改变各种不同的燃烧产物来提出其在特定的建筑环境中的耐火能力。 内 部销毁甚至是燃烧特征通常都会增加总的耐火能力 。然而 ,另一个关于火灾的问题产生了，如装在 毛皮里或者是用大头针悬挂在外面空间上的可燃物。当在这样的空间里发生火灾而未被探测到时，而且还有一些火灾发生并会从一个房间传播到另一个房间的情况 下。因为它经常会接触到软管之类的东西，所以，它也是一种难以扑灭的火灾。 最近这些年通过各方面关于表面涂层物质的燃烧产生的烟和危害到生物的生命的毒性物质。现在有许多的组织都在进行这方面的研究，即通过评估建筑物在火灾时疏散的危险性主要是烟气使可见度的降低，而不是生理方面的因素。虽然所有的火 焰传播 测试方法包括在测试产生的烟的量 ,都存在一个这样的问题，即火焰的传播 过程是否也同样适用于烟气的传播。此外 ,在实验中得到的实验图形是 不是能够真实的反映建筑物燃烧时其
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