火羽流:火源上方的火焰與流動熱煙的總稱,當火災發生的時候,溫度逐漸提高,各種生成物包括可燃性氣體、不可燃性氣體等,透過浮力的趨動,向上擠壓至居室或區劃空間頂部,此即所謂火柱、火羽流
火焰燃燒的構成,火羽流可分為三個結構:
1.近場區域:連續火焰區,此區域接近火源附近,冷空氣自附近不斷被吸入此處,再被加熱、向上推送
2.間歇火焰區域
此區域流體處於等速狀態
3.浮升火羽柱區域:此區域火焰與熱流不斷向有新鮮空氣之延伸
火羽流現象一旦達到天花板,由於缺乏空間繼續往上行進,便形成天花板噴流
天花板噴身熱流:當火炷上升至一定程度時,常會會天花板的阻礙而使得火柱的延燒方向由垂直的延伸,轉而成為沿著天花板表面急劇向四面水平擴展,而形成天花板噴射熱流。隨著火勢的加強,天花板噴流延伸的範圍會逐漸撗大,理論上若無其他阻礙物,此噴流現象會一直延續到熱量不足為止,通常室內的火災,噴流往往遇到強壁之阻檔,再發展為向下的強壁熱流
火災過程中,因浮力作用使得燃燒所產生的熱與煙霧從火焰區向上浮升而形成熱流。
火羽流:
在理想狀態下是由火焰部分與熱流部分所組成。火災發生時會產生大量熱能,導致居室內部溫度及壓力變化而產生浮力作用,此作用會將使完全及未完全燃燒之生成物、火焰及周圍空氣混合,而向上浮升形成浮生火柱,火焰下部分為持續火焰區,溫度較高且幾乎維持不變,而火焰下部分為間歇火焰區,溫度開始下降,燃燒反應逐漸減弱並消逝,且同時周圍環境冷空氣大量吸入。
天花板噴射流:
當火羽流(浮升火住)上升撞擊天花板,熱氣流延天花板水平移動,形成所謂的天花板噴射流,在此作用下會因為天花板表面產生熱傳效應,而使熱氣流的溫度與速度下降,終至停止流動。
在實際建築物火災中只出現於火災初期。
災過程中形成熱氣流的原因說明如下:
火災時,因高溫所產生之煙霧因質量輕、密度低,可藉由自然對流或強制排煙作用而往上層或
建築物內部擴散蔓延。自然對流依冬天、夏天會造成煙囪效應或逆煙囪效應將熱氣流及煙霧蔓
延至各樓層。
火羽流與天花板噴流現象敘述如下:
1.火羽流(Fire Plume) 火羽流在理想狀態下是由火焰部份即熱流部份所組成,火焰下部份為持續火焰區,因此溫度 較高且幾乎為持不變;而火焰的上部為間歇火焰區,自此以後溫度開始降低,這是由於燃燒 反應逐漸減弱並消逝,同時周圍環境冷空氣被大量吸入的原因。火柱中心軸上的速度在平均 火焰高度以下逐漸趨於最大值,然後隨高度的增加而下降。 火羽流的溫度與速度隨著天花板高度呈現垂直下降。 火羽流在燃料上方形成,周遭冷空氣捲入至火羽流下方,形成空間對流。 不同生成氣體隨火羽流上升累積在天花板形成正壓區,火羽流底部則形成負壓區。 火羽流分為連續火焰區、閃耀火勢區與熱煙氣區。 當發生火災時,在燃燒物質上方將形成一團錐形體的熱氣與煙層謂之火羽流(Fire Plume)。
2.天花板噴射流(Ceiling Jet Flow) 目前而言,幾乎所有建築物室內大部份的火警探測器及撒水頭都安裝於天花板。火災時,火 羽流上升撞擊天花板後延天花板下水平移動,形成天花板噴射流。由於天花板噴射流的作 用,使得安裝在天花板的探測器和撒水頭產生感應並發生警報及撒水頭撒水滅火。 此現象為天花板與環境靜止空氣之間的熱流迅速流動之狀況,在實際建築火災中只出現於火 災初期,因為此時所產生的煙霧與熱流不足以在室內上方聚集成靜止的熱氣流層。通過天花 板表面和邊緣上的開口將使天花板噴射流的熱煙氣流直接排出至室外,可延緩熱煙氣流在天 花板下的聚集。當火羽流撞擊天花板形成天花板噴射流流出火場後,由於在熱氣流層下層吸 入環境空氣,因此熱氣流層在流動的過程中逐漸加厚。因環境空氣的吸入亦使得天花板噴射 流的溫度和速度降低。同時當天花板噴射流在流動時,會與天花板表面產生熱傳導的現象, 而使得熱氣流的溫度與速度下降,終至停止流動。 火災時當熱氣的煙層碰到屋頂無處可去,只得往四周噴流出去所形成的煙層謂之天花板噴射 流(Ceiling Jet Flow)。
陳弘毅 聖經10版 206,207頁
一個沒有撞擊天花板,一個有撞擊天花板
火災產生的熱量使周圍空氣受熱而產生熱膨脹,形成熱氣流向上升。
由於火災產生的熱輻射使天花板及周圍物體受熱釋放熱量,並使熱氣流形成更強的向上升流,形成火羽流現象。
天花板噴射流是指當火焰接觸到天花板後,由於接觸面積變大,熱氣流受限制,火焰便沿著天花板向外延伸形成的現象。天花板噴射流的形成會產生向下的風勢,對於火災現場的擴散及消防作業都有重要影響。
火羽流
一般是以熱流部分與火焰部分所組成,在火焰下方為燃燒旺盛,此處溫度幾乎維持不變,
火焰上方溫度開始逐漸降低,因為燃燒逐漸減弱,以及外部冷空氣不斷由下方流入
天花板噴射流
2.此現象為熱流與空氣中靜止環境空氣互相流通的現象,初期在實際建築物火災只發生於火災初期,因為此時所產生的熱不足以在天花板下方形成熱氣流層,
練習用:
形成火羽流原因:
火場持續燃燒,導致天花板附近積存許多可燃性氣體,經由浮力作用
導致火羽流形成,火羽流可區分以下三種區域
1.近場區域:此區域溫度最高,並持續向外發熱
2.間歇火焰區域:此區域火焰呈穩定燃燒狀態
3.浮升火羽:火焰不斷向新鮮空氣延伸的階段
火場溫度不斷提升,並且產生熱輻射回饋效應,溫度達燃燒形成之可燃氣體發火溫度
即立即點燃天花板附近積存之可燃性氣體,火焰向上噴發,形成天花板噴射流
如遇不可燃材質天花板,即向四周延伸
如遇耐燃材質天花板,則先向四周延伸,燒毀後即向上繼續燃燒