自然通风隧道火灾时烟气运动研究文献综述

 2021-11-07 10:11

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文 献 综 述

研究背景

如今,在世界各地的城市中正在兴建越来越多的公路隧道。但是,由于隧道特殊的结构,火灾时产生的烟气和有毒气体(如CO等)会在隧道中积累,这对于疏散人群来说是最危险的因素。一个重要的原因可以归因于烟气阻碍了人员的安全疏散和消防队员灭火,其影响可与消防系统故障相提并论。另一个原因是从隧道的火焰和烟气层中产生的油烟显著加强了辐射热流,这可能重新点燃周围的可燃物而对隧道里的疏散人群产生危险。

公路隧道主要有两种通风系统,即自然通风和机械通风。机械通风需要大空间来安装通风设备,并需要昂贵的维护费用和电能消耗,而自然通风采用竖井通风,可避免安装风扇而降低隧道断面高度,并且操作过程中不消耗任何能量。自然通风特别适用于那些低交通量的短程隧道。

当公路隧道发生火灾时,火羽流上升直到碰到天花板。然后顶棚射流径向扩散,直到它到达侧壁。下一个阶段是天花板射流从径向扩散到水平扩散的过渡,这可以看作是一个一维的烟流。接着烟气扩散过程到达下一个阶段,在隧道中完全形成一维烟流。在水平流动阶段当热烟气到达竖井底部时,发生烟囱效应,烟气会通过竖井排出。越多烟气排出,隧道里温度越低,烟气扩散效果越好,就越有利于人群疏散。竖井不仅有助于高温烟气的疏散,削弱其对内部结构件和设备的影响,也便于在日常操作过程中隧道内外气流的交换,以改善内部空气质量。

研究特点和意义

由于公路隧道位置的特殊性和空间的局限性,隧道火灾具有如下特点:

1.蔓延快,不易控制。隧道因车辆事故等原因引起火灾后,除本身携带一定数量的燃油外,有时还运载相当数量的可燃物品、化学品、危险品,火势蔓延快。

2.通道易堵塞。隧道纵深距离长、路面窄,发生火灾时,大量车辆难以疏散,极易造成堵塞,火势顺着车辆蔓延,扩大损失。

3.浓烟温度高,扑救困难。隧道发生火灾后,烟雾迅速充满地下空间,虽有通风设备,也难以及时排烟。

4.出入口少,空间限制,联络困难。当隧道内发生火灾时,油料燃烧,温度很高,往往使灭火人员无法靠近。

5.供电中断,疏散困难。着火后,供电停止,会给扑救工作带来极大的困难。隧道内通道长且狭窄,照明条件差,能见度低,人员难以及时疏散,易引起被困人员惊慌失措,从而酿成更大的惨剧。

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