地下建筑侧向机械排烟效果研究

摘要

随着城镇化进程的加快，城市人口急剧增加，地面土地资源日趋紧张，地下建筑的应用开发得到了越来越多的关注。但是由于其半封闭，通风性能差，逃生通道少等特点，一旦发生火灾事故就会带来严重的伤亡和财产损失。研究表明大部分的人员伤亡是高温有毒烟气造成的，因此火灾发生时快速有效的排烟是非常关键的。侧向机械排烟系统不仅具有受外界条件的影响小，适应性强等特点，而且可以减弱甚至阻止吸穿现象的发生，有效提高排烟效率。通过对影响侧向机械排烟效果的要素进行研究，对今后地下建筑侧向机械防排烟系统的优化设计具有指导意义。 本文利用全尺寸实验平台，对排烟速率、排烟口高度和排烟口长宽比对地下建筑火灾中侧向机械排烟效果的影响进行了研究。研究结果表明：侧向机械排烟系统可以快速有效的进行火灾烟气的排放，减少室内烟气聚集，控制室内烟气的温度，降低烟气层厚度。侧向机械排烟速率越大，排烟口与顶棚的距离越小，排烟口长宽比越小，对应的室内温度分布越低，整体排烟效果就越好。侧向机械排烟系统相比较于传统的竖向机械排烟，排烟效率整体提高。侧向机械排烟口安装在侧壁，需要与顶棚存在一定的距离。根据无量纲排烟口高度与有效排烟量的关系，当侧向排烟口在距离顶棚1/4的无量纲高度位置时就可以达到最佳的排烟效果。 通过对于侧向机械排烟吸穿现象的研究，结果表明：侧向吸穿现象发生在排烟口的右下角区域。侧向排烟口的高度一定时，存在一个临界排烟速率，当排烟速率大于临界速率时就会发生吸穿现象。随着排烟速率的进一步增加，吸穿区域会变大，吸穿厚度也会增加。排烟口的位置的降低会促进吸穿现象的发生。随着排烟口长宽比的增加，吸穿区域越来越来大且越靠近于排烟口。根据N-百分比法测得的烟气层厚度与实验测得排烟口下方烟气层厚度基本一致，对于吸穿现象的判断也基本一致。根据本文实验中的吸穿现象和各个工况下的弗劳德数对比，得到了侧向机械排烟临界吸穿弗劳德数值为0.95。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 地下建筑火灾危害

1.1.2 机械排烟系统

1.2 机械排烟研究现状

1.2.1竖直机械排烟

1.2.2烟气层吸穿现象

1.2.3侧向机械排烟

1.2.4存在的问题

1.3 本文研究的主要内容

1.4 本文章节安排

2 基础理论和模型

2.1排烟口流场

2.2 烟气吸穿现象

2.3 竖直吸穿判据

2.4 侧向吸穿判据

2.5 烟气层厚度测定

2.6 本章小结

3 实验平台设计及搭建

3.1 实验台调研

3.2 实验台设计思路

3.3 实验台结构

3.4 侧向机械排烟系统

3.5 数据采集系统

3.5.1 风速测量系统

3.5.2 温度测量系统

3.5.3 烟颗粒浓度测量装置

3.5.4 其它设备

3.6 本章小结

4 侧向机械排烟效果研究

4.1实验工况

4.2 侧向机械排烟有效性

4.3 室内烟气层温度变化

4.3.1 排烟速率和排烟口高度的影响

4.3.2 排烟口长宽比的影响

4.4 烟气排放影响

4.4.1溢出的烟气层厚度

4.4.2烟颗粒浓度

4.4.3排烟效率

4.5本章小结

5 侧向机械排烟吸穿现象研究

5.1 侧向吸穿理论基础

5.2 侧向吸穿现象

5.2.1 烟气层分布

5.2.2 排烟速率的影响

5.2.3 排烟口高度的影响

5.2.4 排烟口长宽比的影响

5.2.5烟气层温度分布（0.3m×0.3m）

5.3 吸穿现象判定

5.4 实验与模型对比

5.5本章小结

6 结论

6.1 全文结论

6.2 研究展望

参考文献

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果