火灾动力学讲义.docx
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火灾动力学讲义
火灾动力学讲义
季经纬编
第一章绪论
1.1火与人类文明
火的使用是人类走向文明的重要标志，没有火就没有人类社会的进步，火也能给人类造成灾难。
1.2火灾分类
火灾：
火失去控制而蔓延的一种灾害性燃烧现象。
火灾发生的必要条件：
可燃物、热源和氧化剂（多数情况下为空气）。
分类方法：
根据火灾发生地点、燃烧对象、损失程度和起火原因等分类。
图1.1各种各样的火三角
根据火灾发生地点分类
地上建筑火灾：
发生在地表面建筑物内的火灾。
地下建筑火灾：
发生在地表面以下建筑物内的火灾。
水上火灾：
指发生在水面上的火灾。
空间火灾：
指发生在飞机、航天飞机和空间站等航空及航天器中的火灾。
根据燃烧对象分类
固体可燃物火灾：
普通固体可燃物燃烧引起的火灾，又称为A类火灾。
液体可燃物火灾：
油脂及一切可燃液体引起的火灾，又称为B类火灾。
气体可燃物火灾：
可燃气体引起的火灾，又称为C类火灾。
可燃金属火灾：
可燃金属燃烧引起的火灾，又称为D类火灾。
根据火灾损失严重程度分类
特大火灾：
死亡10人以上（含10人），重伤20人以上：
死亡、重伤20人以上：
受灾50户以上：
烧毁物质损失100万元以上。
重火火灾：
死亡3人以上（含3人），重伤10人以上：
死亡、重伤10人以上；受灾30
户以上；烧毁物质损失30万元以上。
一般火灾：
不具备重大火灾的任一指标。
根据起火原因分类
放火
违反电器安装安全规定
违反电器使用安全规定
违反燃气操作规定
吸烟
生活用火不慎
玩火
自燃
自然灾害
其他
德国起火原因分类
自然原因引起的火灾
动物引起的火灾
自燃引起的火灾
技术原因引起的火灾
疏忽纵火和故意纵火
1.3火灾的危险性
火灾是各种灾害中发生最频繁、且极具毁灭性的灾害之一，其直接损失约为地震的五倍，仅次于干旱和洪涝。
火灾危险性的特点表现在以下几个方面：
既有确定性、又有随机性
可燃物着火引起火灾，必须具备一定的条件，遵循一定的规律。
这个规律既可以在模拟实验中再现，也可以抽象为控制火灾过程的数学模型，这就是火灾过程模拟研究的科学依据。
在一个地区、一段时间里，什么单位、什么地方、什么时间发生火灾，往往是很难预测的，即对于一场具体火灾来说，其发生又具有随机性。
自然因素和社会因素共同作用的结果
火灾的发生首先与建筑科技、消防设施、可燃物燃烧特性，以及火源、天气、风速、地形、地物等物理化学因素有关。
但火灾的发生决非是纯粹的自然现象，还与人们的生活习惯、文化修养、操作技能、教育程度、法律知识，以及规章制度、文化经济等社会因素有关，因此，消防工作是一项复杂的、涉及到各个方面的系统工程。
随时代进步而增大
尽管随着社会经济的发展、科学技术的进步，人们对火灾的抗御能力不断提高。
但伴随着高层建筑、大型化工企业、大型商贸大厦、大型宾馆、大型饭店和写字楼、大型集贸市场等涌现；新工艺、新设备、新型装饰材料的广泛使用；用火用电量激增，火灾的发生也相应增加。
图1.290年代中期火灾损失及伤亡统计分析
图1.31974-1994年美国火灾损失及伤亡统计
表1.11987-1989年火灾费用统计
国家
占国民总产值百分比
消防费用
防火费用
火灾保险
直接损失
间接损失
总计
丹麦
0.09
0.37
0.08
0.31
0.039
0.899
英国
0.28
0.19
0.29
0.20
0.113
1.073
日本
0.26
0.28
0.11
0.11
O.016
0.776
荷兰
0.17
0.12
0.04
0.20
0.028
0.558
挪威
0.12
0.32
0.14
0.47
0.019
1.069
瑞典
0.25
0.23
0.06
0.29
0.041
0.871
美国
0.28
0.35
0.09
0.17
0.018
0.908
平均值
0.21
0.27
0.12
0.25
0.039
0.889
表1.21987-1989年火灾费用统计
国家
货币
火灾直接损失/亿
1991
1992
1993
美国
美元
100
87
90
德国
马克
61
58.5
59
英国
英镑
13
12
90
法国
法郎
161
163.5
147.5
加拿大
加元
17
17
15
日本
日元
3100
4400
3900
表1.3德国、法国、英国火灾分布统计
火灾死亡建筑和原因分布
火灾损失分布
住宅建筑
77-84%
建筑物内的财产
43%
其它建筑
9-10%
间接损失
36%
烟气和热
74-97%
建筑物本身
21%
其它原因
3-26%
我国火灾统计数据
1993~1998年全国共发生一次死亡10人以上或者死亡重伤20人以上的群死群伤火灾88起。
其中约20%发生在市场、商场、宾馆、饭店、歌舞厅等公共场所，约25%发生在石油化工、易燃易爆场所。
违反安全操作规程和违章用火、用电、用气引起的火灾由改革开放初期的不足20%升到目前的60%。
1997年一年共发生火灾（不含森林火灾和草原火灾）14万起，死亡2722人。
表1.4中国火灾损失及伤亡统计
年度
全部火灾
特大火灾
次数/万
直接损失
/亿元
死亡人数
受伤人数
次数/万
直接损失
/亿元
死亡人数
1998
14.2
14.4
2380
4894
78
2.9
117
1999
18
14.4
2744
4572
85
2.74
219
1.4火灾案例
巴西焦马大楼火灾
1974年2月5日，巴西圣保罗市焦马大楼发生火灾，12层至25层的室内装修和其它可燃物全部烧毁，导致179人死亡，300人受伤，经济损失达300余万美元。
1973年建成，地上25层，地下l层。
该人楼的柱、粱、楼板、屋』等均系钢筋混凝土构什，外墙用4英寸厚的空心砖砌成，内墙用水泥砂浆粉刷，外墙面粘贴瓷砖。
现浇钢筋混凝上楼板，厚度为，层高2.8m，采用铝合金玻璃窗。
大楼设有4部从1层至25层的电梯，这些电梯即可以手动操作t也刊’自动操作。
电梯对面设有一座宽度为1.18m的敞开楼梯。
大楼全部山投资商克里菲索公司租用。
地下室和第一层为办公档案存储室，2至10层为汽车停车库，11至25层为办公用房。
每层楼办公用面积为6292平方英尺，用木隔墙分隔。
各办公区采用木龙骨和可燃性纤维吊顶，有地毯，设有窗式空调器。
引起这场重大火灾的直接原因是由于12层一办公室的窗式空调器电线短路而造成的。
上午9点零5分，当地消防部门接到报警。
第一辆出动的消防车9点10分赶到现场。
届时，火势很大，火苗已窜出窗口，向上翻滚，沿大楼外墙迅速蔓延扩大。
被困在大楼内的756人（其中有601人在第11层至25层的办公室内），他们中的许多人站在狭窄的挑檐上，狂乱地挥舞着手求救。
消防部门调集了12辆消防车，3辆云梯车，两辆曲臂登高车等赶到现场投入战斗。
由于屋内高温炽热，浓烟密布，消防人员无法进入大楼，只能用云梯车和登高车在室外紧靠建筑物的外墙进行抢救人员和灭火。
这时，第12至20层全部淹没在浓烟烈火之中。
被困在楼内的许多人，有的向屋项奔跑逃难；有的在办公室内用胶管往身上浇水；还有的人在绝望中跳楼身亡。
主要经验教训：
该大楼设计时没有考虑消防设施是个严重的失误。
这样高的办公大楼应设两个或者两个以上的防烟楼梯，但该大楼只有一座敞开式楼梯，结果成了烟火迅速蔓延扩大的通道。
狭小的屋顶层面积不能满足直升飞机救人的要求，是这次火灾暴露出来的又一个教训。
高层建筑室内装修应尽量采用非燃烧材料或难燃材料，但该大楼的装修基本上是可燃材料。
大楼内虽设有消火栓给水系统，但未设备用消防水泵，也没有消防水泵结合器。
大兴安岭森林火灾
自1985年起，大兴安岭北部连续少雨，降水量比历年平均值减少43%左右。
且气候逐渐变暖，1986年尤为显著，年平均气温比历年偏高0.7℃以上，使相对湿度明显偏小。
尤其是按往年常规，5月1日前后必降的一场大雪不见踪影，使该地区成为干燥中心。
同时，因长期采伐，造成地面干枯的枝丫越积越多，据测算，每立方米空间有机物储量达1～3公斤（林下死植被物），这为火灾的发生提供了丰富的可燃物。
1986年5月6日10时，西林吉河湾林场起火；13时58分阿木尔伊西林场起火；15时20分左右塔河的盘古林场起火，16时西林吉古莲林场起火。
经过奋力扑救，在当日扑灭l起，其余3起也得到控制。
5月7日15时开始，风力逐渐加大，造成火灾迅速蔓延。
5月9日傍晚，4000名解放军奔赴塔河。
5月11日，又有6000多名解放军开往火场。
国务院成立了有解放军总参谋部、林业部、铁道部等单位领导同志参加的大兴安岭森林火灾灭火领导小组。
5月13日，沈阳军区增派了l万名解放军到大兴安岭火区。
5月21日，北京、天津、辽宁、吉林、黑龙江等省市抽调了424名消防人员携带干粉枪等灭火器奔向火场。
在灭火过程中还使用了人工降雨的方法，直升飞机也参加了载水灭火战斗。
这场大火持续到6月2日才被扑灭。
违章用火是酿成这场大火的直接原因。
这场大火开始有5个起火点。
其中4个起火原因已经查清，河湾林场、阿木尔兴安林场都是由工人在野外吸烟引起的，古莲林场、阿木尔伊西林场则是由割灌机打火引起的。
酿成这场空前大火的间接原因，一是气候条件有利于燃烧，二是可燃物多。
主要经验教训：
应长期做好林区安全防火宣传和教育工作，加强林区用火管理，章用火。
应做好林区气候和环境条件的监测和预报工作。
应加强专业灭火队伍建设，理体制。
应注意装备和使用先进的灭火工具。
应加强森林火灾研究和人员的培训工作。
1.5火灾防治
建立消防队伍和机构
人类用火距今已有180万年以上。
我国人民同火灾作斗争的消防工作有文字记载的也有2600多年历史。
到了南宋，我国民间出现了“水铺”、“冷铺”、“义社”等群众救火组织。
明、清、民国年间群众救火组织有了较大发展，一些城市和乡村成立了“水会”、“水庄”、“水局”、“救火会”以及各种名目的“义勇救火队”、“救火委员会”等群众救火组织。
近代在西方国家中，随着资本主义生产方式的建立和发展，大规模的工矿企业越来越多，城市人口更加密集，火灾的危险性也越发引起人们的重视，从而出现了更加正规的消防队和消防机构等，如英国在1850年出现了公用消防公司，美国在1896年成立了全国消防协会。
它们与其它保险机构相互融合，使救火水平有了较大提高。
我国在清代末年开始出现西方的消防体制。
我国目前消防队伍的主要类型有：
兵役制公安消防部队，职业公安消防队伍，县、市和开发区组建的专职消防队，企业专职消防队，城乡义务消防队。
研制各种防灭火设备
用桶、罐之类的生活工具运水灭火是人类最先想到和使用的方法。
我国唐代人开始用油布缝制的水袋来运水灭火，宋代人成功地用竹制唧筒喷水灭火，尽管其射程和喷水量有限．但与靠近火焰泼水或向火中投掷水袋等灭火方式相比，的确是一个大的进步。
十八世纪内燃机在西方国家出现后，人们很快制造了以内燃机为动力的消防车、消防艇及消防泵等可移动式机械灭火设备。
近代自来水系统的建立和发展又给人以启示，使消火栓成为建筑物的重要消防设施。
本世纪以来，许多现代建筑中开始采用火灾自动报警系统、各种自动灭火系统、防排烟系统；利用飞机进行灭火和营救；化学药剂灭火等等。
随着科学技术的进步，消防安全措施还将进一步得到改进和发展。
制定有关防灭火法规
我国很早就提出了“立火禁”、“修火宪”，即发布防火政令、建立御火制度和制定用火法律，依法治火。
十七世纪中期起
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