[發明專利]一種間隔式可燃物水平最佳防火間距的確定方法有效
| 申請號： | 201811375044.7 | 申請日： | 2018-11-19 |
| 公開（公告）號： | CN109492314B | 公開（公告）日： | 2023-02-07 |
| 發明（設計）人： | 安偉光;叢鈺洲;殷向偉;梁凱;蔡明倫;李松;羅中正 | 申請（專利權）人： | 中國礦業大學 |
| 主分類號： | G06F30/20 | 分類號： | G06F30/20 |
| 代理公司： | 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205 | 代理人： | 張旭 |
| 地址： | 221000 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 間隔 可燃物 水平 最佳 防火 間距 確定 方法 | ||
1.一種間隔式可燃物水平最佳防火間距的確定方法，其特征在于，具體步驟為：
(1)建立非連續水平火蔓延發展模型：在火蔓延過程中，可燃物包括三個部分：已燃區、熱解區和預熱區；設火焰已蔓延至前一可燃物體的邊緣部分，此時選取預熱區作為間隔可燃物的對象進行能量平衡分析；間隔可燃物與外界的能量交換包括如下方式：
A、來自火焰的對流和輻射熱通量
B、間隔可燃物向新鮮燃料的固相熱傳導設固相溫度T隨x方向不變化，即故間隔可燃物向遠方新鮮燃料的固相熱傳導確定為0；
C、固體表面的輻射熱損失由于輻射熱損失要遠小于火焰傳遞給固體表面的熱通量故對輻射熱損失設為0；
綜上所述，間隔可燃物接收到的總熱流其公式表述為：
其中：為火焰對間隔可燃物的對流熱通量，為火焰對間隔可燃物的輻射熱通量；通過計算和得出間隔可燃物接收到的總熱流；
上述間隔可燃物接收到的總熱流具體計算過程為：
對總熱流公式的對流熱通量和輻射熱流量進行細化，對流熱流量由下式計算得出：
其中，kg是氣相熱傳導率，是平均對流火焰傳熱系數，Ts和Tg分別是固體表面溫度和氣體溫度，設在熱解區附近的固體表面溫度等于材料的熱解溫度，而氣相溫度設定其比火焰溫度低200℃；
對流傳熱系數與試樣寬度之間存在如下關系式:
其中，是平均Nusselt數，是Raleigh數，Gr和Pr分別是Grashof數和Prandtl數，α是熱擴散系數,而β是熱膨脹系數，聯立上式即得出：
其中，α是熱擴散系數，而β是熱膨脹系數，W為材料寬度，k是氣相熱傳導率；
輻射熱流量由下式計算得出：
其中：εf是火焰發射率，σ是Stefan-Boltzmann常數，Tf是火焰溫度，而F是火焰對間隔可燃物表面的視角因子；
εf≈1-e-κW，κ是發射系數
其中視角因子公式為：
火焰面對間隔可燃物微元面的視角因子建立如下模型：
其中：D為火焰寬度，a為間隔距離，b為火焰長度，θ為火焰面與豎直方向的夾角，ε代表不同位置處的火焰長度；
將和的每項展開式代入總熱流計算公式即得出非連續火蔓延的總熱流計算公式；
(2)確定不同水平間距的點燃時間；將步驟(1)確定的總熱流公式代入如下點燃時間tig的計算公式中：
其中，tig為點燃時間，即固體溫度從Ts上升到Tp所需的時間；ρ為物體密度；cp為空氣比熱，值為1.0kJ/kg·K；d為物體厚度；Tp為物體的燃點，℃；Ts為固體表面溫度，℃；為來自火焰的對流和輻射熱通量，kW/m2；
通過上式得出間隔可燃物之間不同間距的點燃時間tig；確定間隔可燃物的有效加熱時間t為當前可燃物最后20％未燃區的燃盡時間，當點燃時間tig小于有效加熱時間t則間隔可燃物就會被點燃；點燃時間tig大于有效加熱時間t則間隔可燃物不會被點燃；
(3)設定點燃時間等于有效加熱時間，通過步驟(2)的點燃公式利用反推法或迭代法確定不同可燃物的水平最佳防火間距。
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