给烟气画条线——“中性面”面面观

战术要点20课|第5讲:通风受限情况下火灾的发展特点文章中,我们讲到了火灾的发展阶段、燃料控制型火灾及通风控制型火灾的关键区别。再接下来的文章中,我们将会继续围绕烟气特性对火灾的影响继续展开讨论。本期,我们带你了解我们熟悉而又陌生的词——中性面(也有一些地方称之为中性带、中性区)。

 

在了解“中性面”之前,我们先来认识一下——热分层



 

英文| Thermal Layering

在封闭空间内,可燃物燃烧产生的气体会趋向于形成“层”,在天花板附近的气体温度最高,而在地板周边气体温度最低。

简单的说,就是高温烟气在上,低温气体在下

——IFSTA

 

热分层是怎么逐步形成的呢?

 

热分层,有时称为热分层或热平衡,是气体因为温度变化自然形成分层的一种趋势。

火灾发生后,燃烧所产生的“烟气”在火焰及火羽流的作用下,温度不断上升,体积不断增大,密度变得比周围空气小,也就是我们所说的受热膨胀上升

热烟气上升碰到天花板时,就被迫在水平移动,向四周蔓延,在天花板下方形成一层相对较薄的流动热烟气——顶棚射流

随着时间推移,热烟气不断堆积在上方,形成厚厚的、相对均匀的层,通常我们称为“上层”。

当热烟气在浮力、羽流等作用下上升时,周围较冷的空气就会被“拉”进着火区域,并在区域下方形成“下层”

记住,除了可燃物本身燃烧产生的热辐射、热对流影响外,来自热气层的热辐射同样不容小觑,它也会对室内物品进行加热,从而引燃室内其他可燃物。

何为中性面?




英文| Neutral Plane

通风口处热、冷气层交汇的界面,在这个界面以上热烟气向外排出,以下冷空气向内被吸入建筑物内。

由于内外压力相等而不发生流动的沿通风口的界面,也就是说中性面上的压力与外部压力相等

随着热气层体积的增大,温度的上升,压力也随着增大。较高的压力使热气层不断变厚、下移,并通过任何开口(门窗口洞等)向四周横向扩散。

而下方冷气层的压力较低,这样就导致了热气体从上方开口排除,外部冷空气从下方流入。

在开口部位热、冷气层交汇的界面通常称为中性面,因为这个面上压力与外部空气压力是一样的。

随着火灾的发展,中性面会降低,烟气层厚度会增加

 

对于中性面,我们应该掌握哪些信息呢?

那么,我们认识中性面是为了什么呢?对于我们灭火有什么帮助呢?

无论是热分层还是中性面,都代表这烟气的体积变化及气流的改变,也反映了火场的变化,所以认识热分层及中性面是判断火灾类别(燃料控制型还是通风控制型)以及极端火灾现象(轰燃及回燃)的重要指标

了解掌握好中性面,具体需要掌握中性面的以下信息:

高?

低?

升高?

降低?

具体如下:

  • 的中性面通常表明火灾处于初起阶段

  • 很低的中性面表明极可能会发生回燃(此时,回燃发生的条件已形成:可燃烟气堆积,当突然通风环境改善,大量氧气吸入,在高温下极可能发生回燃)

  • 中性面突然上升一般表明现场通风条件得到改善

  • 中性面逐步降低通常表示可燃烟气在积聚,火灾向“轰燃”发展

  • 突然降低意味着火灾发生激烈变化——轰燃、回燃等

最后,请记住,在火场侦查中,无论是热分层还是中性面,都只是我们现场用来综合评估我们的作业环境及火灾发展的一个指标

在条件允许的情况下,要保持或提升建筑物内热气层的高度,为消防员和被困人员提供更好的环境——温度更低、含氧量更高

通过有效通风排烟战术,结合出水控火,可以有效提高热气层的位置

这是因为:降温可以减缓上层热烟气的形成速度,当我们用水枪对上层烟气进行射水时,会导致上层烟气温度下降,体积收缩,从而使上层烟气变“薄”。在这种环境下,消防员作业更为安全也更有效率,被困人员生存环境也能得到改善。

最后,用一个小视频作为结尾,再次认识一下中性面。