船舶机舱通风与结构对其火灾特性的影响

船舶机舱通风与结构对其火灾特性的影响

作者：朴日晶渠翠玲杨延明

来源：《科技探索》2014年第01期

中图分类号：U6 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2014）01-0359-01

摘要：随着我国社会的快速进步，经济的飞速发展，我国的航天航空技术同时也得到了显著的提升，但是我国的船舶和机舱发生的火灾给我国的经济带来巨大的损失，并且严重的威胁着船舱和机舱中人员的安全。要想避免火灾，减少财产损失和人员伤亡，必须仔细分析船舶机舱通风与结构，还必须对火灾特性进行详细的分析研究。本文介绍了船舶和机舱通风的结构，分析了火灾的特性，并且对相关问题进行了研究。

关键词：船舶机舱通风与结构火灾特性影响

现代社会中，火灾已经成为造成财产损失和人员伤亡的罪魁祸首，船舶机舱也是相同的，也遭到了火灾的威胁，要想减少火灾的发生率，保证船舱机舱的财产的安全和人员的安全，必须要对船舱和机舱的结构进行详细的分析，层层分析，而且必须要详细的了解船舱机舱的火灾的特性，根据这两项进行分析总结，提出解决方法和预防措施。

1、船舶机舱通风结构

船舶的通风系统是一种管系，他通过空气的自然流通来进行通风，并且得到机械通风的辅助。所以船舱和机舱的通风分为自然的通风和机械的辅助通风两种通风结构。船舱一般设有通风口、船舱口、窗户、门等，自然通风就是利用这些船舶自身的开口和通风的管道进行通风。但是自然通风因为时间地点环境的影响而受到限制，不能发挥其最大的作用，不能完好的通风，所以，船舱必须要有机械通风系统进行通风，机械通风的机械有很多种，布风机、轴流风机和通风管道等，能做到很好的通风。自然通风容易受到很多因素的影响，温度、风向等。但是自然通风结构很简单，不用购置设备，成本低，而且维护方面简单。机械通风性能比较固定，不容易受到外界的影响，可以人工的进行送风和排风，但是机械通风必须购置大型的设备，投入很大，而且结构复杂，维修维护都很繁琐。

2、分析船舱机舱结构和火灾的特性

2.1 进行大涡模型的实验

所有的船舱和机舱的结构和火灾的特性都必须经过详细的分析，在这里我们用一种叫大涡模拟技术，做一个实验，对船舱进行混合燃烧模型进行结构分析。首先选用一种设计结构，在这里我们选用散货船机舱对其的机舱通风效果进行分析，选取不同的几何结构下的单层和双层进行混合燃烧实验。

大涡模拟是一种对流体的研究方法，是一种数值模拟方法，可以有效为通风流体控制提供数据和理论依据，并且为研究流体的运动方式提供有效的手段。首先选用多层结构的散货型船舱，这一类船的高度在20米左右，长度在30米左右，宽度是20米，我们通过对这一类船舱的分析对船舱进行划分，划分成为不同的详细的几个区域。机舱分为三个区域，一个区域有一台柴油发动机，剩下的区域分别有两台和三条柴油发动机，区域三还有一个舱门。

通过我们详细的分析，机舱的火灾危险因素主要是甲板上用来储藏柴油的储油池，一旦柴油泄漏，就会引发火灾。在大涡实验中，我们把整个甲板分为上下两个部分，在进行实验的过程中，一定注意控制机舱内的温度变化，还有观察记录舱门开启的时间和机舱空气的密度。

2.2 实验结果的分析

通过大涡模型分析，计算机舱通风速度，我们可以发现火灾弥漫的烟雾对船舱的流体界面有很严重的影响，流体界面的变化一定会引起界面速度的变化。船舱是一个封闭的空间，所以在其中燃烧的速度就会增大，导致区域形成涡流，整个区域在封闭的空间内会受到很大的浮力影响。而火焰在浮力的作用下，受到涡流的影响会迅速的燃烧和传播。通过研究发现划分的几个区域燃烧的速度是不同的，区域的温度也是不同的，区域里的各种材料和器材的布局也会影响气流的强弱和火灾传播的速度。这样研究的结论是，双层结构区域的温度大于单层结构的温度。

含氧量也是影响火灾强度的重要因素，他影响着火灾的燃烧强度和燃烧速度，同时含氧量的浓度分布也会影响燃烧浓度，氧气的浓度的上下分布不均会加强火势。氧气的浓度和烟雾的浓度也有关系，浓烟可以一定程度的阻断氧气，但是由于浓度的限制，导致烟雾只能进入氧气浓度低的区域，这样会使船舱内形成氧气浓度差，就会出现氧气浓度大和小的区域，如果这个区域的有齐全完善的通风系统，就会让火焰在富氧区内燃烧完全，不再扩散到其他区域。

单层结构的通风管路比多层结构要多，所以通过区域的热量单层几何结构的要比多层几何结构要高。多层几何结构的墙壁也是影响净热通量的大小，而单层几何结构的区域的墙壁就不会影响热通量。

一般的多层几何结构的通风区域都设有通风设备，所以火焰会快速的移动，并且燃烧到船舱的顶部，而且火焰只是在富氧区内进行燃烧，所以导致甲板会受到更大的烘烤，导致他的温度大于多层结构。查询资料得到火焰在没有火灾区域移动的速度等于火焰的传播速度。当前方的火焰温度达到300摄氏度的时候，模拟的实验效果中的传播速度会发生很大的变化，高度在8米以上的时候，单层几何结构和双层几何结构中火焰的速度存在很大的差异，而当高度在8米以下的时候，两者火焰的速度几乎一样。

3、结论

通过一系列的实验，我们得出了以下结论。

3.1 涡旋对气流的影响

船舱多层几何结构中，封闭的空间导致涡流的产生，造成这种结构内的气流在各个划分的区域内的分布都会受到涡流的影响，各个区域和平台都出现了火焰向顶部喷射的现象。安装有通风机器的设备的区域里中间的部位的气流向上升起，没有装有通风设备的区域中间部位气流是向下的。而单层几何结构中的气流是整体向上的。

3.2 氧气浓度对火势的影响

多层几何结构和单层几何结构还有甲板结构中，由于浓烟和设备的分布导致氧气不均匀，导致富氧区和贫氧区的出现，而且都很明显，但是不同结构氧气浓度分布是不同的，装有通风机的多层几何结构中三个区域中氧气浓度分布是由上部向下部逐渐降低的，没有通风设备的多层几何结构和单层结构中，氧气在上下结构的差异很小。

3.3 净热通量的差异

多层几何结构其中的热通量小于单层结构的，而由于火焰寻找富氧区，所以火焰总是向甲板的方向蔓延，所以甲板结构的热通量比多层结构要多。

3.4 高度的差异

高度在8米以上的时候，单层几何结构和双层几何结构中火焰的速度存在很大的差异，而当高度在8米以下的时候，两者火焰的速度几乎一样。

4、结束语

上文仔细的分析了通风结构设计与火灾特性的联系，所以在船舱机舱火灾预防时，要考虑通风结构设计与火灾特性，改良设计，为扑灭火灾作出指导，减少财产损失和人员伤亡。

参考文献：

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