消防燃烧速度和热释放速率快讯

（一）燃烧速度

可燃固体一旦被引燃，火焰就会在其表面或浅层传播。为维持稳定燃烧，体系得到的热量至少等于体系向环境散失的热量。根据能量守恒定律可以得出能量守恒方程式

Q_E+Q_F=Q_L+Q_SL_V （2-20）

将上式变形，可得到式（2-20）可燃固体的燃烧速度

式中G_s——可燃固体的质量燃烧速度[g/（m²·s）]；

Q_E——固体表面面积上的加热速率[kJ/（m²·s）]；

Q_L——固体表面向外界散失的热量[kJ/（m²·s）]；

L_V——固体的分解热（kJ/g）；

Q_F——燃烧火焰供给固体的热通量[kJ/（m²·s）]。

可燃固体的燃烧速度由辐射热通量和对流热通量组成，而且二者的份额随着燃烧面积大小而变化。除了燃烧火焰不光亮的固体，如苯甲醛等外，在大面积（直径大于1m）的燃烧中，火焰向固体表面传热以辐射为主。

假如在点燃后撤去外部提供给固体表面的热通量，则可燃固体的燃烧速度可由下式计算

（二）热释放速率

材料的热释放速率是指在预置的入射热流强度下，材料被点燃后单位面积的热释放速率。20世纪70年代人们认为热释放速率是表征火灾的重要参数之一，20世纪80年代晚期人们已经意识到热释放速率是表征火灾危险性的唯一重要参数。主要原因有：①热释放速率是火灾发展的驱动力，通过积极热反馈的形式表现出来，即“热生热”，输入一定热量则产生更多的热量。②其他大多数参数与热释放速率相关。大多数其他火灾产物都有随热释放速率上升而增加的趋势。烟气、毒性气体、房间温度以及其他火灾危险变量通常与热释放速率的发展变化而变化。例如，评价材料燃烧产物毒性的参数毒性效率（即吸入1g量产生的毒性效应）的大小，由火灾中材料的质量损失速率控制，而质量损失速率则与火灾的热释放速率有密切比例关系。显然，热释放速率越大，质量损失速率越大，单位时间内吸入的毒性气体越多，毒性效力越多。③热释放速率越大，意味着对生命安全的威胁越大。热释放速率越高就暗示火场温度和辐射热量越高，对周围人群的生命安全威胁越大，火灾发展蔓延速度也越快。

现代火灾科学研究表明，材料的热释放速率是火灾危害分析中重要的因素，它不仅对火灾发展起决定作用，而且还影响其他火灾灾害因素，已成为了解火灾发展基本过程和危害的最重要参数之一。材料的热释放速率也是材料燃烧性能中最重要的参数。如果知道火灾中可燃物的质量燃烧速度，热释放速率可由下式计算

式中 ——可燃固体的热释放速率（kJ/s）；

G_s——燃烧速度；(www.xing528.com)

A_F——燃烧固体的表面积（m²）；

μ——放热系数，一些固体的μ值见表2-16。

表2-16 一些可燃固体的放热系数

假设可燃固体表面接收的净热通量为Q_net，则有

Q_net=Q_E+Q_F-Q_L （2-24）

结合式（2-21）和式（2-23）得

式（2-24）表明，固体燃烧热释放速率与比值ΔH_C/L_V的关系十分密切。ΔH_C或L_V能更好地反映固体稳定燃烧特性。值得注意的是ΔH_C是指在标准状况下，可燃物质完全燃烧释放的热量，但在实际火灾中，可燃物大多不会发生完全燃烧，燃烧热不符合火灾实际，且火灾中可燃物的组成变化很大，热值很不固定。因而应通过实验来认识可燃物质的火灾燃烧特性。实体实验火灾研究是最主要也是最可靠的方法，但实体实验的花费相当大，特别是火灾实验是破坏性实验，燃烧物品过火后基本上不能再使用。因此，利用较实物小许多倍的小型实验取得数据，且实验结果与大型燃烧实验结果之间存在良好相关性的实验方法及仪器设备受人们的关注。

锥形量热仪（CONE）与大型实验结果相关性好，它的出现使研究工作大为改观。锥形量热仪（CONE）是以氧消耗原理为基础的新一代聚合物材料燃烧测定仪，由CONE获得的可燃材料在火灾中的燃烧参数有多种，其中包括热释放速率（RHR）、总释放热（THR）、有效燃烧热（EHC）、点燃时间（TTI）、烟及毒性参数和质量变化参数（MIR）等。锥形量热仪（CONE）目前已成为实验室研究热释放速率的主要方法。

锥形量热仪（CONE）测定样品较小，标准实验的尺寸为10cm×10cm，然而建筑物内使用的物品基本上都是多种材料组成的，具有较大的质量和体积，其释热特性是锥形量热仪（CONE）无法反映的，于是在锥形量热仪（CONE）的基础上发展起来家具量热仪。家具量热仪测定的数据很接近实际火灾环境的结果，有很大的使用价值。表2-17列出一些小尺寸电缆试样的热释放速率峰值的数据结果。利用这些有价值的数据可以研究可燃物品在火灾中的发展蔓延规律。

表2-17 某些小尺寸电缆试样的热释放速率峰值 （单位：kW）

【思考与练习题】

1.试计算乙烯的高热值和低热值。

2.试计算甲苯的高热值和低热值。

3.试计算甲醛的高热值和低热值。