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灾变时期通风调度决策正确与否对救灾工作的成败极为重要。高温火灾气体的空气动力效应有两方面作用:一方面是燃烧生成的热能转化为机械能,形成附加的自然风压,即火风压,作用于通风网路;另一方面,在火源点生成大量火灾气体以及风流受热后体积膨胀所产生膨胀压力,对上风侧风流产生阻力作用,即膨胀节流效应,对风流产生动力作用。
(1)火风压
矿井发生火灾时,高温烟流流过的巷道内空气成分和温度发生了变化,导致空气密度减小,所在回路中的自然风压发生变化,这种因火灾而产生的自然风压变化量,在灾变通风中称为火风压。
(2)火风压的计算方法
在模型化的通风系统中,上风侧发生火灾,由于火源下风侧风路的风温和空气成分发生变化,从而导致其密度减小,该回路产生火风压。根据火风压定义可得:
Hf=Zg(ρma-ρmg) (5.9)
式中Hf-火灾时的火风压,Pa;
Z-火灾气体流经的井巷始、末两点的标高差,m;
ρma、ρmg-火灾前、后空气的平均密度,kg/m³;
g-重力加速度,m/s²。
由式(5.9)可见,火风压就是指烟流流经有高差巷道时,由于风流温度升高和空气成分变化等原因而引起该巷道位能差变化值。
火风压的大小与高温或在气流流经井巷的高度和发火前、后的空气密度有关。发火后空气的密度主要受火源的温度和范围、通过火源的风量等因素的影响。