大型地下洞室施工期间排烟数值分析及需风量计算方法研究

对大断面洞室在爆破后工作面烟气快速达标的影响因素进行了事故树分析,基于分析的要素运用Fluent仿真模拟软件对其开挖爆破后的通风排烟进行了仿真模拟。通过改变风筒的风量值,对不同断面的洞室进行了数值模拟试验。结果表明:大断面洞室烟气稀释时,不同的风筒送风量导致排烟时间不同,但总需风量体积基本保持定值;对总需风量体积影响较大的因素是洞室的全断面;洞室内距掌子面200 m左右范围内风速方向、大小不断变化,形成涡流。将数值试验结果与已有的矿用风量计算公式进行对比分析,并对其进行修正,得出大断面洞室在爆破开挖时,稀释烟气所需总风量计算公式,该公式适用于断面在200~600 m2的大型地下洞室爆破后排烟需风量的计算。     

低位排烟模式下小室火灾机械排烟效率的实验研究

对小室内低位排烟这一特殊模式开展了全尺寸实验,并对其机械排烟效率进行了研究.实验结果表明,低位排烟时小室内烟气层高度的界面比较低,通常处于连续火焰区.在低位排烟过程中,由于有大量的空气被排烟风机直接吸走,导致机械排烟效率大大降低,通常低于40%.低位排烟时的机械排烟效率随着火源功率的增加而增大,两者之间的经验拟合关系式比较符合指数关系.根据实验数据,发展了基于McCaffrey模型的机械排烟速率模型,得出了低位排烟模式下控制小室火灾烟气溢出的排烟风机风量随着火源功率和烟气层高度变化的半经验公式.     

巷道型采场排烟风量的进一步研究与分析

巷道型采场排烟风量的计算公式中,风流交换倍数是极其重要的参数。为了证明该参数的可靠程度,我们进行了进一步的研究与分析,并经湘东钨矿的现场实测,证实该公式是符合现场实际的。     

排烟风量变化对隧道集中排烟效率的影响

隧道集中排烟系统的排烟风量是影响火灾烟气抽排效果的关键参数.量化评价烟气抽排效果有利于排烟风机的优化选型.基于FDS的火灾燃烧过程的化学反应式得到隧道火灾烟气的质量生产速率,提出了排烟效率和排烟效能两个表征集中排烟系统烟控能力的计算公式.用基于大涡模拟的FDS软件对隧道火灾烟气进行数值模拟计算.对比研究表明,随着排烟风量的增大,机械排烟效率增大,机械排烟效能反而降低.风机排烟风量增大使多个排烟阀处发生吸穿现象,但风流短路并未降低整个排烟系统的排烟效率.根据研究结果给出了合理的风机排烟风量设计区间,确定三阳路道路隧道集中排烟系统的最佳排烟风量为170 m3/s,对应的排烟效率为96.3％.     

巷道型采场爆破后通风风量计算方法探讨

本文在前人研究的基础上,对卷道型采场爆破后所需风量,依据紊流变形现象及交换倍数的概念,进行了推导与解析。还对采场下风侧存在通风巷道的全巷道通风风量计算,进行了更全面的研究。推荐使用不同的公式计算上述两种情况的通风风量。     

苏州火车站地下环形车道通风安全及火灾烟控技术研究

以苏州火车站地下环形车道的营运通风方案为对象,对正常运营和火灾时的需风量进行计算和分析,并采用计算流体力学方法对车道火灾模式下排烟的有效性进行了模拟研究,确定该车道采用竖井送排式加射流风机进行通风,竖井设在车道的西北和东南两个对角处,有效面积分别为10.2 m2和11.7 m2,为地下空间运营通风方案选择和计算提供参考依据。     

不同补风形式对某火车站中庭火灾安全的影响

通过数值模拟计算,对某火车站中庭火灾补风采用下送风和侧送风时的排烟效果进行了分析研究。研究结果表明,相同火源热释放速率的情况下,无论采用何种补风形式,均有"补风量越大,模拟区域能见度越高、平均温度越低"的规律。当补风量较小时,侧送风条件下模拟区域内的平均温度低于下送风条件下模拟区域内的平均温度;而补风量越大,侧送风和下送风条件下的平均温度趋于一致。另外,侧送风条件下的能见度高于下送风条件下的能见度。对于所选用的火车站模型,最佳补风量应为排烟量的90%。在进行建筑工程设计时,应合理采用火灾性能化设计确定合理的补风方式以及补风量。     

地铁停车线区域通风排烟模式研究

为明确复杂结构、多排烟系统联动作用下,地铁停车线区域火灾烟气扩散特性,优化停车线通风排烟策略,针对广州某停车线区域开展了火灾现场实验和数值模拟研究。首先,基于全尺寸火灾试验结果,获取停车线区域典型火灾场景下的烟气扩散和沉降特性,并测量停车线区域不同通风模式下的气流流速;随后,运用数值模拟方法对比多种排烟模式下的烟气控制效果,并分析隧道风机和射流风机排烟风量对烟气扩散特征的影响形式。研究结果表明：自然通风场景下,火灾烟气起火后180 s内即可进入区间隧道及配线隧道,而启动隧道风机排烟可以减缓烟气扩散速率和沉降速率,但隧道风速未达到临界风速时,无法控制烟气向外扩散;隧道风机排烟组合区间射流风机向停车线送风的工作模式是停车线区域最佳排烟模式,建议隧道风机采用2台60 m³/s风量风机,射流风机采用2台30 m³/s风量风机,可同时降低停车线区域、区间隧道及配线隧道区域的烟气扩散和沉降速率,延长各区域可用疏散时间。研究结果可用于指导停车线风机选型及排烟模式设计,提升停车线区域火灾烟气控制能力。     

北京工业大学体育馆防排烟的性能化设计

本文利用性能化设计方法,从数值模拟角度对北京工业大学体育馆比赛大厅内的烟气运动进行了论证分析,以确定防排烟系统的设计,使其达到有效性和经济性的统一.文中分析了可能的火灾场景并利用经验公式初步估算比赛大厅所需的排烟量为47.7889万m3/hr,然后通过CFD模拟的方法对排烟量为40万m3/hr、35万m3/hr、25万m3/hr和20万m3/hr,补风量为排烟量的50%(补风通过空调送风系统反转实现)时的烟气运动进行模拟.结果表明,在烟气控制系统的作用下火灾产生的烟气能够形成明显的分层现象且上部烟气的温度比较低,不超过60℃,在排烟量不小于25万m3/hr的时候,比赛大厅内的烟气能够被控制在能够对人员产生危害的高度以上.因此,本文最终的烟气控制系统的排烟量选择为25万m3/hr,补风量选择为12.5万m3/hr,能够达到最优化设计的目标.     

变频调风时通风系统风量可靠性评价数学模型

以合格的风量范围为视角对风机变频调风时通风系统风量的可靠性进行理论研究,基于大数定律,充分考虑风量波动性的同时,可将概率向频数比率转化,以此对变频调风的分支风量可靠度进行定义。推导了对自然风压考虑与否的两种常态频率风量与所需频率风量的转换公式,基于此,通过测量常态频率的风量,预测所需频率风量的可靠度,进而在风机调频前对未知可靠度进行预判。以分支数为行、测量次数为列,推导并构建通风系统的风量可靠度矩阵和可靠值矩阵,前者强调超限次数,后者强调超限额,从理论上分析了其与风机频率的关系,并基于转换公式预测所需频率可靠度/值矩阵。     

北京工业大学体育馆防排烟的性能化设计

本文利用性能化设计方法，从数值模拟角度对北京工业大学体育馆比赛大厅内的烟气运动进行了论证分析，以确定防排烟系统的设计，使其达到有效性和经济性的统一。文中分析了可能的火灾场景并利用经验公式初步估算比赛大厅所需的排烟量为47．7889万m^3／hr，然后通过CFD模拟的方法对排烟量为40万m^3／hr、35万m^3／hr、25万m^3／hr和20万m^3／hr，补风量为排烟量的50％（补风通过空调送风系统反转实现）时的烟气运动进行模拟。结果表明，在烟气控制系统的作用下火灾产生的烟气能够形成明显的分层现象且上部烟气的温度比较低，不超过60℃，在排烟量不小于25万m^3加的时候，比赛大厅内的烟气能够被控制在能够对人员产生危害的高度以上。因此，本文最终的烟气控制系统的排烟量选择为25万m^3／hr，补风量选择为12．5万m^3／hr，能够达到最优化设计的目标。     

防排烟系统与通风空调系统的兼用及需要注意的问题

高层建筑发生火灾时用平时运行的通风空调系统进行防排烟,既可以节省建设费用又可以减少占用空间.本文阐述了防排烟系统与通风空调系统兼用的可行性,并强调防排烟系统与通风空调系统兼用时需注意风量一致和选用风机时如何进行管路阻力计算.     

侧部集中排烟隧道排烟量优化研究

从火灾烟气蔓延及其控制效果出发,采用FDS6. 2构建东湖隧道侧向集中排烟模型,通过对不同排烟量下隧道内烟气蔓延范围、排烟效率、温度场、人员疏散微环境排烟效果指标进行定量分析,得到东湖隧道侧部集中排烟系统在20 MW火灾时合理排烟量为300 m3/s。研究表明,侧部集中排烟模式下,当风机排烟量大于有效控烟所需风量时,配以2. 69 m/s隧道断面风,风机排烟量越大对隧道内火灾烟气蔓延的控制效果越明显。     

长距离掘巷局部通风计算风筒中风量风压的一种新方法

长距离掘进巷道通风时风筒进风口和出风口会有大的风量差和风压差。为了选择合理的风机通风,需要研究风筒中风量、风压的变化规律。常规方法是利用经验或实验得到风筒接头平均漏风量,从而计算进风口的风量和风压。但对于长距离通风且每段风筒较小时该方法所计算的参数偏小,会对风机选型造成误差。本文另辟蹊径,根据风量、风压平衡定律,按照非连续性通风网络模型推导出了进风口的风量、风压与出风口处的关系,并给出了简化的近似关系,作为风筒通风参数计算的新方法。结合具体实例,发现参数近似值与精确值高度相似,说明可以利用近似关系进行计算,简单方便;同时比较了按新方法和常规方法计算的风筒进风风量和通风阻力的差异,结果表明长距离掘进巷道的风量风压按新方法计算更为科学。     

工业锅炉低温腐蚀研究

随着锅炉节能要求日趋严格,锅炉排烟温度降低,尾部低温受热面腐蚀严重。本文通过理论公式计算,研究燃料类型、过量空气系数以及燃料含硫量对酸露点温度的影响,确定燃料含硫量对酸露点温度影响最为明显,硫元素含量下降2%,酸露点温度下降30℃以上。因此,燃料脱硫与防腐材料的合理利用,可以在保证合理的排烟温度和锅炉条件下,避免低温腐蚀发生。     

中小型燃气锅炉热效率估算

随着我国能源政策的调整，天然气燃料越来越多地被锅炉所应用，依据燃气锅炉燃料特性，分析了燃气锅炉热效率与排烟温度及散热损失的关系并导出热效率估算公式，对燃气锅炉热力计算及节能技改评估具有一定的参考价值。     

上、下悬窗开启角度对排烟效果影响的研究

自然排烟窗有多种开启方式,开启方式的不同影响烟气的流动,进而影响排烟效率。通过数值模拟方法,研究了自然排烟窗的开启方式对排烟效果的影响。主要研究了上悬窗和下悬窗在排烟上的表现。通过对上悬窗开口角度的研究,发现了上悬窗主要排烟区域为两侧,且排烟效率跟开启角度正弦值有关,并在此基础上提出了一种提高建筑中上悬窗排烟效率的方法。而下悬窗的模拟结果则表明,开启大于23°时,排烟效果基本不受影响。     

扁平大空间建筑烟气蔓延影响因素研究

为研究扁平大空间内烟气蔓延影响因素,通过FDS火灾模拟软件对上海某商业综合体的商场进行模型建立,利用计算机模拟,逐一研究了水喷淋,挡烟垂壁高度,排烟口大小、数量,补风方式、补风量对烟气蔓延的影响,通过对比得出结论:增加挡烟垂壁高度对烟气蔓延影响有限,而去除水喷淋对烟气蔓延速度及质量浓度影响最大,烟气蔓延至各测点时间最多加快超过100 s,各测点烟气单位长度消光率最多上升69.51%/m;减小补风量至50%与去除水喷淋对烟气分布影响效果相当,在进行防排烟设计优化时,应优先考虑水喷淋与补风量;此外排烟量保持不变,改变排烟口数量及大小对烟气影响主要体现为蔓延速度变化。     

中庭建筑回廊排烟方法的模拟实验研究

根据中庭建筑的特点，提出中庭建筑“回廊＋中庭顶部”的排烟方案。基于此方案，运用区域模拟思想，分析了回廊排烟条件下中庭建筑内烟气运动过程，建立了回廊溢出烟气质量卷吸流量的简化模型，推导了有／无回廊排烟条件下中庭排烟量的相互关系公式，从理论上说明了方案是可行的，并进一步通过模拟实验进行了验证。     

地下商业街火灾烟气流动实验研究

烟气是火魔的杀手锏。在不同火源功率的长通道实体火灾实验基础上,研究地下商业街吊顶装修前后,以及不同的补风与排烟条件下烟气的特点,考察防排烟措施启动时机、启动位置以及排烟量的大小。实验结果表明:安装天花板有利于提高排烟速率,但烟气蔓延速度加快,因此宜采用镂空式天花板以利用顶部蓄烟;地下商业街宜采用远火源端补风、近端机械排烟方式,设计中需依据风量和速率选取风机,还应考虑风机对流场的扰动以及进风口设置位置。