Vol.26 No.2 周心权等：平巷烟流滚退逆行规律 ·119· 于巷道顶板的限制，羽流撞击顶板，压力增加，当 热烟流产生的局部火风压高于机械风压时，部分 烟羽流在距底板一定高度处发生逆转.随着高温 滚退烟流运动趋势线 烟流不断向周围环境释放热量，逆转烟流在前进 的过程中产生的压力不断下降.当等于小于机械 风压时，折转烟流会停滞并再次折转，形成烟流 滚退.此时，如果没有外界因素的干扰，在某一时 刻滚退烟流会达到一准稳态过程.本文考虑逆转 图1烟流滚退示意图 烟流全部发生滚退，忽略边界上的微小烟流滚 Fig.1 Sketch of a reverse smoke flow 退，并以巷道上部逆行烟流作为研究对象 烟流滚退发生时，高温烟流不仅由于对流引 起烟流与巷壁之间的热交换，还存在烟流与周围 3烟流滚退逆行距离 物体和流体间的热辐射现象.由于烟流的热辐射 考虑在烟流与风流的冲击区（如图2所示）， 与烟流中介质的温度以及介质的辐射吸收、散射 由于风流与烟流的对持，在烟流冲击区的前端必 能力有关，而且在巷道中任意一点对空气中其他 定存在一个烟流与风流的滞止点S,该点处的压 点都有辐射换热作用，使得计算辐射换热变得复 力既可由流线风流侧紧邻点S的一点A的有关 杂和困难，与对流换热相比，辐射换热所占比重 参数求得，也可由烟流侧紧邻点S的一点B的有 小，因此在研究中忽略辐射换热作用，仅考虑烟 关参数求得： 流（上部）与巷壁的对流热交换过程. 如图1所示，假设烟流滚退发生时： Pn=pPy或pa=n (1)巷道围岩具有无限的热容量，在热传导 式中，Ps1为风流侧参数求得的S点的压力，Pa:Ps 过程中巷壁温度不变，烟流与巷壁的热交换过程 为烟流侧参数求得的S点的压力，Pa. 是稳态过程，传导的热量不随时间而变化：(2)发 火前，围岩具有与风温相同的温度t=t。. 由描述流体与巷壁间的对流换热基本定律 B 烟流滚区 得： dg=a(tr-t)dA (5) 新鲜风流区 式中，为烟流温度，℃：9为交换的热量，kJ/s;1为 壁温，等于着火前的风温，℃：A为烟流与巷道接 7777777777777 触的面积，m:a为对流换热系数，kJ/(m2·s℃). 图2烟流滚退区示意图 逆行烟流对巷壁的热交换g引起烟流中温 Fig.2 Sketch of the smoke rollback area 度变化dr: 若取A,B点距S点很近，忽略其中的摩擦阻 d-是 (6) 力，则在临界状态有P=ps2,即S点处于力的平衡 式中，G为烟流的质量流量，kgs:C为烟流的质 状态.忽略A,B两点的静压差异，则有 量定压热容，kJ/kgK). PB=PA(VAVE) (8) 将式(S)代入式(6)进行积分，并考虑到在本 式中，y为巷道顶板附近的风速，设=k,(u,为 问题中，取上部烟流与巷道壁接触的平均周长为 风速，k为系数，以下还会用到类似的系数问题， 0,m,烟流滚退时从火源点到烟流滞止点的距离 意义相同，不再赘述)， 为L,m.L=0时，=t,即在C断面处，烟流温度 设图1中烟流撞击顶板后转折点C距底板高 等于火源点温度t.则A可表示为⑦L,故经过推 为zc,并设zc=kH,H为巷道高.火灾过程中，由于 导可得： 烟流温度和压力都不太高（温度一般不超过900 L=Indth-4.(GC. (7) ℃，静压力略高于10Pa),因此烟流和风流都可 -t。taU 视为理想气体】 周 心 权等 平 巷 烟 流滚 退 逆 行规律 于巷 道 顶 板 的 限制 ， 羽 流撞 击 顶 板 ， 压 力增加 ， 当 热烟 流 产 生 的局 部 火风 压 高于 机械 风 压 时 ， 部 分 烟羽 流 在距 底 板 一 定 高度 处 发生逆 转 随着 高温 烟流 不 断 向周 围环 境释 放 热量 ， 逆 转烟 流 在 前进 的过 程 中产 生 的压 力不 断下 降 当等 于 小 于 机械 风 压 时 ， 折 转烟 流 会 停滞 并 再 次折 转 ， 形 成 烟 流 滚退 此 时 ， 如 果没 有 外 界 因素 的干扰 ， 在 某 一 时 刻滚 退烟 流 会达 到 一准 稳 态 过 程 本 文考 虑逆 转 烟 流 全 部 发 生 滚 退 ， 忽 略 边 界 上 的微 小 烟 流 滚 退 ， 并 以巷 道 上 部 逆 行 烟 流 作 为研 究 对 象 烟 流滚 退 发 生 时 ， 高温 烟 流 不 仅 由于对 流 引 起烟 流 与巷 壁 之 间 的热交换 ， 还 存在 烟 流 与 周 围 物 体和 流 体 间 的热辐 射现 象 由于烟 流 的热 辐 射 与烟 流 中介质 的温 度 以及 介 质 的辐 射 吸 收 、 散射 能力有 关 ， 而 且在 巷道 中任 意 一 点对 空气 中其他 点都有辐 射 换 热 作用 ， 使 得 计算辐 射 换 热 变得 复 杂 和 困难 与 对 流 换 热 相 比 ， 辐 射 换 热 所 占比重 小 ， 因此 在研 究 中忽 略辐 射 换 热 作 用 ， 仅 考 虑 烟 流 上 部 与 巷 壁 的对 流 热 交 换 过 程 如 图 所 示 ， 假 设 烟 流 滚 退 发 生 时 巷 道 围岩 具 有 无 限 的热 容量 ， 在 热 传 导 过程 中巷 壁温 度 不 变 ， 烟 流 与巷壁 的热 交换 过 程 是稳 态 过程 ， 传 导 的热 量 不 随 时 间而 变化 发 火 前 ， 围岩具 有 与风 温 相 同 的温 度 ‘ 由描 述 流 体 与 巷 壁 间 的对 流 换 热 基 本 定 律 得 ‘，， 向 介一 式 中 ， 寿为烟 流温 度 ， ℃ 为 交换 的热 量 ， 为 壁 温 ， 等于着 火前 的风温 ， ℃ 为烟 流 与巷 道接 触 的面 积 ， 耐 为对 流 换 热 系数 ， ， · · ℃ 逆 行 烟 流 对 巷 壁 的热 交 换 引起 烟 流 中温 度 变 化 ， 、 心 火 图 烟 流 滚 退 示 意 图 · 烟 流 滚 退 逆 行距 离 考虑 在烟 流 与风 流 的冲 击 区 如 图 所 示 ， 由于 风 流 与烟 流 的对 持 ， 在烟 流冲 击 区 的前端 必 定存在 一 个 烟 流 与 风 流 的滞 止 点 该 点处 的压 力 既可 由流 线 风 流 侧 紧 邻 点 的一 点 的有 关 参 数 求 得 ， 也 可 由烟 流 侧 紧邻 点 的一 点 的有 关 参 数 求 得 乃 一 呼 或 一你呼 · 式 中 ， ，为 风 流 侧 参 数 求 得 的 点 的压 力 ， 为烟 流 侧 参 数求 得 的 点 的压 力 ， 新鲜风流区 图 烟 流 滚 退 区示 意图 、 二 旦星 一 一 ’ ‘ 蛛 式 中 ， 为烟 流 的质 量 流 量 ， 量 定 压 热 容 ， · 为烟 流 的质 将 式 代 入 式 进 行 积 分 ， 并考 虑 到 在本 问题 中 ， 取 上 部烟 流 与 巷道 壁 接 触 的平 均 周 长 为 万 ， ， 烟 流 滚 退 时从 火源 点到烟 流滞 止 点 的距 离 为 ， 时 ， 寿 介 二 ， 即在 断面 处 ， 烟 流 温 度‘ 等 于火 源 点温度 寿二 则 可表 示 为瓦 ， 故经 过 推 导 可 得 乙一 卜一 醉 气 旦叹 奚 若 取 ， 点距 点很 近 ， 忽 略其 中 的摩 擦 阻 力 ， 则在 临界状 态 有 ， ， 即 点处 于 力 的平 衡 状 态 忽 略 ， 两 点 的静 压 差 异 ， 则 有 。 ， 式 中 ， 为 巷 道 顶 板 附近 的风 速 ， 设 抵 。 。 为 风 速 ， 抵为 系数 ， 以下 还 会 用 到类 似 的系 数 问题 ， 意 义 相 同 ， 不 再 赘 述 设 图 中烟 流 撞击 顶 板 后 转 折 点 距 底 板 高 为麦 ， 并 设几 几 ， 为 巷 道 高 火 灾 过 程 中 ， 由于 烟 流 温 度 和 压 力 都 不 太 高 温 度 一 般 不 超 过 ℃ ， 静 压 力 略 高于 护 ， 因此 烟 流 和 风 流 都 可 视 为 理 想 气 体