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消防安全工程第7部分：顶棚射流的计算要求GBT 31593.7-2015PDF文本

ICS13.220.01C80中华人民共和国国家标准GB/T31593.7-2015消防安全工程第7部分：顶棚射流的计算要求Fire safety engineering-Part 7:Requirements governing algebraic equations for ceiling jet flows(ISO 16736:2006,Fire safety engineering-Requirements governing algebraic equations-Ceiling jet flows,MOD)2015-06-02发布2015-08-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布理筑素前阀Z.ZC.ET
GB/T31593.7-205前言GB/T31593(消防安全工程)分为以下九个部分：一第1部分：计算方法的评估、验证和确认：一第2部分：所需数据类型与信息；第3部分：火灾风险评估指南：第4部分：设定火灾场景和设定火灾的选择：第5部分：火羽流的计算要求，第6部分：烟气层的计算要求：第7部分：顶棚射流的计算要求：一第8部分：开气流的计算要求：一第9部分：人员硫散评估指南。本部分为GB/T31593的第7部分。本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本部分使用重新起草法修改采用1S016736:2006(消防安全工程计算公式控制要求顶棚射流》。本部分与1S016736:2006相比在结构上有较多调整，附录A中列出了本部分与1S016736:2006典借黑素材有是7父服不鞋异的生，适位我国的技术条件，调整的情况集中反映在第2章“规范性引用文件”中，具体调整如下：一用GB/T5907(所有部分)代誓了1S013943(见第3章).本部分还做了下列编辑性修改：副除了国际标准的前言，重新起草了前言：修改了国际标准的引言，将其作为本部分的引言：将国际标准的“本国际标准”一词改为“GB/T31593的本部分”或“本部分”；将国际标准的资料性附录A编排为本部分的资料性附录B,将国际标准附录中的术语和定义调整到本部分正文的第3章中，删除了部分通用术语的定义，调整了符号的编排格式：将国际标准的某些标点符号修改为符合汉语习惯的标点符号，本部分由中华人民共和国公安部提出。本部分由全国消防标准化技术委员会筑消防安全工程分技术委员会(SAC/TC113/SC13)归。本部分起草单位：公安部天津消防研究所、公安部四川消防研究所、中国科学技术大学、中国筑科学研究院。本部分主要起草人：张玉贤、邓松华、郭歌、姚松经、韩伟平、毕少颗，智会强、阙强、陆守香、胡忠日、张向阳、郑巍，興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
GB/T31593.7-2015引言本部分所讨论的计算公式适用于设定火灾场景的量化分析，专业人员无须进行繁杂的数值计算，就能够依据这些公式快速判断初步消防安全设计是否需要调整以及如何调整，以满足预期的性能指标要求，这些公式在以下方面已经得到应用：测定火羽流传热，包括对流和辐射：预测顶棚射流特性以调节探测器的响应时间；计算通风的排烟能力：分析分隔空间内的烟气传递和轰燃等火灾危害，对于顶棚射流，计算公式可用于估算火灾探测器和最先启动洒水喷头的响应时间，以及一些结构构件的破坏时间（如塑料屋顶或者天窗），'本部分的附录B给出了准稳态且轴对称顶棚射流计算公式的应用示例。GB/T31593.1规定了运用数学公式进行火灾动力学计算的通用要求，本部分是这些通用要求的具体实践，如果采用数学模型计算火灾发展过程及其产生的后果，本部分所讨论的计算公式可用于对其结论进行校验。本部分适合从事消防安全工程的专业人员使用，包括消防设计人员、消防教援人员、消防标准规范制定者、保险商，消防安全管理人员，标准使用者需要充分理解本部分给出的计算方法中相关参数的含种御筑系理筑素前阀Z.ZC.ET
GB/T31593.7-2015消防安全工程第7部分：顶棚射流的计算要求1范围GB/T31593的本部分规定了顶榻射流特征值计算公式的应用方法要求，提供了与顶棚射流计算公式应用相关的下列通用要求：a)物理现象的描述：b)计算书：c)计算公式的局限性：d)计算公式的输人参数：e)计算公式的适用范围.本部分适用于设工程消防性能化设计和评估中顶棚射流的计算2规范性引用文件典深舒件器*于枝GBT5907(所有部分)清防词汇GB/T31593.1消防安全工程第1部分：计算方法的评估、验证和确认(GB/T31593.1一2015，IS016730:2008,M0D)3术语和定义GB/T5907界定的以及下列术语和定义适用于本文件，3.1轴对称axisymmetric<顶棚射流>平均运动方式和平均动力学特征参量（例如平均温升）沿一条垂直中心线对称。3.2顶棚ceiling任何的筑中密闭空间（例如大楼里的一个房间或者交通工具里的一个客舱）的最高边界。3.3顶翻射流ceiling jet在火羽流高温燃烧产物的推动下沿着顶棚下方表面的一层气体流动」3.4火羽流fire plume由燃烧所产生的浮力形成的向上湍流流动，通常包括下部的燃烧区。3.5火羽流转向区fire plume turning region火羽流向顶棚射流转变的区域，通过火羽流半径与有效顶棚高度的比率Hx来定义，H-zv数值興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
GB/T31593.7-2015在0.15~0.2之间3.6火焰lame火羽流的发光区域3.7喷射火焰jet flame受动量支配而不受浮力、外力支配的火焰，3.8准稳态quasi-steady state火源热释放速率变化引起的其他变化在流场中能立刻显现出来的一种假定状态，4物理现象的描述4.1应采用图表来措描述火源类型流动边界条件（包括对称边界）以及其他适甩于分杯的杨景因素」42应明确识别需要汁算的顶御射流特征参数及其适用范围，适当时应包括由福关计量推导出来的特征参数（如基于能量和质量守恒定律推导出的烟气浓度与气体温度升高值之间的关系）和其他与传递至远离顶棚射流位置的精射热相关的特征参数4.3应明确识别票体计算公式透用的质概射流区域是否处于火羽流转向区，麦火薄影响的程度如何)。曲4的今买不流特2)说家于不的区城见)，当有一多种界法可用计算不给应明肤结果与国的计第方法大买5计算书5.1计算书的一要求见GB/T31593.1.5.2计算步骤应由、系列的计算公式表述53每个计算公式应由独直的条款表述，其内容应包含公式输出的详细描述，以该公其的解释性说明和限定条件。5.4应明确定义计算公式电的各变量，给出适用的SI单位；计算公式优先涉用量关系式。5.5应的情通过引用公认的暖、科技头就或通过推导等方法给出计算公式的科学依据。5.6应给出计算公式的应用实例，际如何使用符合第常要求的拾人参数和具体计算过程。6计算公式的局限性6.1应给出直接应用计算公式计算输出参数的定量限制条件，并符合第4章所描述场景的要求。6.2应给出在更通用的计算方法中使用计算公式的注意事项，包括检查与计算方法中用到的其他关系式的一致性以及所采用的计算方案。例如，在火羽流和顶棚射流相连接的区城内，区域模型计算中，使用顶棚射流计算公式得到的结果可能与使用火羽流计算公式得到的结果不同，从而导致错误，7计算公式的输入参数7.1应明确识别计算公式的输入参数，如热释放速率或几何尺寸.7.2应识别或明确提供输人参数的数据来源。2興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
GB/T31593.7-20157.3应按GB/T31593.1的规定列出输人参数的有效范围.8计算公式的适用范围8.1应通过一组或多组测量数据确定公式的适用范围，这些数据应通过文件化的程序或标准（参见GB/T6379)进行评估并达到一定的质量水平（如重复性、再现性）.8.2应按照计算方法的评估、验证和确认原则，通过与8.1测量数据的比对确定计算公式的适用范围。83计算公式应用于第4章给出的特定场景时，应明确识别其限定条件造成的潜在误差，如假设顶棚射流中不存在火焰燃烧。興Z心.ET
GB/T31593.7-2015附录A(资料性附录)本部分章条编号与1S016736:2006的章条编号对照表A1给出了本部分章条编号与IS016736:2006的章条编号的对照一览表，表A.1本部分章条编号与S016736:2006的章条编号对照本部分章条编号对应的1S016736:2006的章条编号3.14113.2A.1.33.3ALA3.4A1.113.5A1.12A114A1178A1.22其尚素A匪09糖中8-A四a录附录AB2.16A3.1A3.6B.3A.4B3.1~B3.5A.4.1-A45B.4B.5A.6B5.1~B.5.6A6.1-A6.6B6A.7B6.1B.6.6A7.1-A7.6B.7A.8B71~B.7.2A.8.1A.8.2B.8A.9B8.1~B8.2A9.1-A.9.2B.9A10注：表中的章条以外的本部分其他章条编号与S016734:2005其他章条编号一致，筑素前网Z沁.ET
GB/T31593.7-2015附录B(资料性附录准稳态、轴对称顶棚射流计算公式B.1符号本附录所用的符号见表B1,表B.1本附录所用的符号符号说明单位A.设计顶糯面积mA.火源平面区城面积m火源直径（火源的有效直径，如果是圆形火源，等于火源的实际直Dm径：如果是非圆形火源，等于与火源的平面面积等同的圆的直径)自然对数重力加速度m·s曲1KZ梦议格深三士大风kW·mK西孕燃我热（石质量物低完全然绕并且生成的水完全气化条件下所△H,kJ·kg产生的热量)火焰平均高度（火源基部以上的火焰在一定时间内的平均高度，该Lm高度处出现火焰的概率为50%)顶榴射董温度曲线的特征深度（顶摆表面以下，在给定的半径？上。顶棚射流内相对于环境温度的平均温升是在此半径上的最高平均m温升的?~倍，此深度为顶棚射流温度曲线的特征深度)顶幅射流速度曲线的特征深度（顶栩表面以下，在给定的半径？上，顶腰射流内的平均气体速度是此半径上最高平均气体速度的：~倍，此深度为顶幅射流速度曲线的特征深度)燃料的质量燃烧速率（燃料蒸气的质量生成速率）kg·s1绝对大气压力kPa9对流热通量（由气体运动传递到目标表面单位面积上的热传递率kw·m如顶福射流)实际测量或者给定的热释放速率（燃烧源实际释放热量的速率，如akw火源)对流热释效速率（热释放速率中被火羽流向上运动带走的部分：在6kw火焰平均高度以上，认为此都分与高度的变化无关)Ra火羽流瑞利系数距火羽流中心轴线的径向距离T环境温度Ky顶榻向下的垂直距离興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
GB/T31593.7-2015表B.1(续)符号说明单位子H火源基部到厦裡的高度m火源基部以上虚点源的高度m△T平均温升K△T.给定半径处顶横射流温升K△Tm最大平均温升KV最大平均气流速度m·s1对流热释效速率台数1一受x燃烧效率因子（在特定的火灾试验条件下测得的燃烧热与净燃绕热的比值)Xx细射热释效因子（火焰镉射热与净燃烧热的比值）动力黏度m3·s顶樱表面的最大倾角rad英筑J.NE可B.2.1顶橱射流的选定特性计算了轴对称、准稳态顶棚射流的选定特性。B.22公式适用的场景因素公式适用于火羽流对平坦且无阻挡顶棚的冲击所形成的射流，火羽流来自在平面区域上大体呈圆形或方形的准稳态火源。该火源应为一个水平且朝上的燃烧表面，或者是一个燃烧的三维体，其火焰平均高度大于燃烧体高度的110%且小于火源基部以上顶娜总高的10%，B.2.3公式计算的顶据射流特征参数公式可计算距火羽流中心轴线（对称轴）某一半径位置处的最高气体温度和最大气流速度，也可计算顶棚射流特征深度和传递给顶棚的对流传热速率。B.2.4公式适用的顶棚射流区域火羽流转向区末端及内部的气流与火羽流转向区外部的气流应区别对待，在火羽流转向区的内部和外部有不同的适用公式，B.2.5公式的协调一致性本附录给出的公式已由RL.Alpert(见B.4)推导和验证，确保了不同公式计算出来的结果保持协调一致（互相之间不矛盾），B2.6采用公式的标准和其他文献《SFPE消防工程手册)（参见参考文献[11]）中讨论了此公式组.興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
GB/T31593.7-2015B.3计算书B.3.1半径r上的顶棚射流最高平均温升B31.1在火羽流转向区内(-≤0.18)，顶桶射流的最高平均温升△T由式(B,1D一式(B.4)给出（参见参考文献[7]），在这些表达式中，虚点源高度xv来自参考文献[29]。47.=16.9Qan(en-v)万……(B.1)Q。=aQ44…(B2)v=-1.02D+0.083Qn…(B.3)Q=m,X,△H…………(B.4)注：参考文献[T]中的原始公式是以热释放率而不是对流要素的形式表示的，而且不包含火羽成虚点源位置的修正B3.12在火羽流转向区内(，’。≤0.18)，适用于多数燃烧材料的条件下[式(B,1)中。=0.7，见之H一2vB.6.2],顶棚射流的最高平均温升△T.由式(B.5)给出，册Q:-s气Z6C.(a.5)注：如果：=0.6，那么式(B5)中的系数21.4就变成24，在产生顶耀流的火羽流转向区内，不同于其他相同的求最高平均温升公式中的系数25（参见参考文献[29]），相应的，在转向区热损失或热漫合不计的情况下，转向区内最高平均火羽流温度和最高平均顶棚射流温度是相同的，B31.3在火羽流转向区外(。>0.18)，顶棚射流的最高平均温升△T由式(B.6)给出（参见2H一2y参考文献[7们]).△T=5.38Q0/:m-v)n。丽/(n-v)]丽n………(B.6)B3.1.4在火羽流转向区外(TgH一->0.18),适用于多数燃烧材料的条件下[式(B.6)中a=0.7,见B.6.2],顶棚射流的最高平均温升△T由式(B.7)给出。Q:/(-)△Ta=6.82[了/(2m-v)]而44444…(B.7)B.3.2在半径r上的顶棚射流最高平均速度B3.2.1在火羽流转向区尾端(一=0.15)，顶棚射流的最高平均速度V:由式(B.8)给出（参见参考文献[4幻)，4…………(B.8）在转向区内（见B.9),火焰产生的热气流动速度方向由火羽流中的垂直向上转变为顶棚射流中的与顶棚平行。尽管发生了方向上的变化，流动速率应当是几乎不变的（参见参考文献[？]），興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
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