南京11座ieveo汽车火灾燃烧实体试验

南京11座ieveo汽车火灾燃烧实体试验

一、汽车市场的发展随着时间的推移和经济的发展，人们的生活水平不断提高，汽车已成为人们生活中不可或缺的交通工具。特别是“十一五”期间,国家鼓励汽车走入普通家庭,我国汽车工业呈井喷式发展。截止2010年10月,我国汽车保有量接近2亿辆。汽车产业的发展给人民生活带来方便和快捷的同时,也给人们带来灾难。如2006年3月1日,一辆由四川遂宁开往广东顺德的39座科威大客车在广西南梧高速公路上发生特大火灾,造成16人死亡,2人重伤的惨剧,2007年10月2日,重庆綦江发生纵火汽车火灾,造成了27人死亡,11人受伤,均在社会上造成了严重的负面影响。本文通过研究全尺寸汽车的火灾蔓延过程,得出影响火灾蔓延的因素及时间分界点,从而为火灾实际扑救工作提供一些参考。二、试验过程的温度、水质布置试验用车为南京产11座IEVEO汽车,长、宽、高分别为4.4m×1.8m×2.3m。汽车发动机舱部分有两处散热格栅(顶部和前脸)。油箱前置,位置在车体左侧30cm处。汽车火灾实体试验地点为室外开阔地,地面为疏松沙土地层。采用两部摄像机从正面及侧面全程记录火灾发展过程。车厢内部设置27只K型热电偶,与TMIII型多路温度数据采集系统相连接。每5s采集一次数据,以EXCEL形式输出,实现试验数据的实时监测、处理、分析和记录。热电偶的布置位置见图1。点火源为浸有0.2L柴油的纤维棉棒,直径为8cm,长约10cm。点火部位为发动机舱内多处线路交汇处。三、现象分析与数据分析1、灾发展理论试验图2给出了点火后30s-8min内试验现象的图片。从这些图片中可以看出,实体汽车火灾试验的火焰蔓延过程可以分为三个阶段,分别为:发动机舱内部着火车体外部着火车厢内部着火,分别对应一般火灾发展理论中火灾初起、火灾发展和猛烈燃烧三个阶段。图2点火后30s-8min内试验现象第一阶段:发动机舱内部着火,时间约为2min。第一阶段中燃烧范围仅限于发动机舱内部和通风开口附近,热烟气的加热作用占主导地位,使得火场周围环境温度升高,能见度降低,此时车厢内部尚无火焰出现,只有较少烟气进入车厢内部,车厢中车门联动系统完好无损,人员可以顺利打开车门,进行逃生,为人员逃生最佳时间段。若在此时,对汽车火灾进行灭火扑救,灭火效果最佳,且造成的经济财产损失较小,基本不会造成人员伤亡。此阶段属于汽车发动机舱火灾的初起阶段,影响火灾发展的因素主要有:(1)火灾荷载的影响浸油棉纱引燃电线后,形成小范围起火中心,舱内火灾荷载越大,可参与燃烧的物质越多,则燃烧越猛烈,危险性越大;舱内可燃物的燃烧性能越好,则火焰蔓延速度越快。(2)试验结果的阶段此实体试验中汽车发动机舱盖上表面有一散热隔栅开口,在燃烧过程中,成为了火焰及烟气向舱外蔓延的直接路径,使得火焰直接烘烤挡风玻璃表面,此隔栅的位置决定了火焰及烟气中心的位置,隔栅面积大小会影响烟气逸出量的多少。第二阶段:车体外部着火,时间约为3min。第二阶段中火焰开始向发动机舱以外的位置蔓延,水平方向上引燃车体前部的可燃配件,火焰向驾驶座附近蔓延;竖直方向上,火焰向上烘烤挡风玻璃,挡风玻璃会在热辐射作用下破碎,车体中最大的通风开口被打开,通风因子大幅增加;发动机舱下部出现可燃塑料熔滴形成的池火,引燃轮胎,此时,多个部位参与起火,火场温度和烟气浓度会大幅上升。此阶段的前期,即3min左右时,火势发展还比较缓慢,可以确定此次试验的人员安全疏散时间为3min。超过3min,火势开始迅速发展,烟气浓度逐渐加大,将阻碍人员逃生。第二阶段主要燃烧部位为车体外部区域。影响因素主要有:(1)火焰蔓延及风压室外实体试验的火焰和烟气蔓延方向会受到当地风向和风速的影响,此阶段初期火势较小,火焰仍以通风口为中心蔓延,烘烤车体左侧驾驶座车门外围,由于风向的变化,火焰中心发生偏离,烟气及火焰向车体右侧倾斜,引燃未燃区域,且在一定范围内,风速越大,越有利于火焰的蔓延。(2)火焰进入私家车的通道在此试验中,因挡风玻璃破碎而出现的开口是车体上最大的通风口,同时也成为火焰进入车厢的最直接通道。挡风玻璃破碎时间越早,则火焰直接接触到车厢内可燃物的时间越早,火焰蔓延过程越快。一定程度上,可以认为挡风玻璃的破碎即此阶段的结束标准。(3)第三阶段:缺乏燃烧时间过猛此阶段开始时,地面积聚可燃塑料熔滴形成池火,引燃车体下部可燃物,池火延燃性能越好,则车体下部可燃物及轮胎等物质着火越快,火灾发展越迅速。第三阶段为车厢内部着火过程,时间约为3min。此阶段火势发展极其迅速,从火焰进入乘客车厢到所有可燃物参与燃烧用时仅2min(5min-7min区间),且烟气浓度达到最大值。此时若仍有乘客滞留在车厢中,必然会被火焰灼烧或烟气毒害致死,在此阶段进行火灾扑救,火灾扑灭后可发现可燃物燃烧殆尽,只剩部分残留物及金属构架,此阶段扑灭火灾对于保护人民生命及财产安全意义已经不大。2、燃烧火焰的确定车厢内的主要可燃物为座椅。目前,汽车中的座椅座垫制造通常采用火焰复合工艺,即通过火焰使聚氨酯泡沫表层燃烧与织物复合在一起。聚氨酯泡沫的燃点较低,约在90~120℃。燃烧过程中测得座椅燃烧峰值温度约为500℃。因此,笔者选定100℃为临界值,假设此温度时即可引燃座椅,认定火焰或热烟气已到达此处。通过比较各监测点首次超过100℃的顺序可基本确定烟气及火焰在车厢内部的蔓延路径,具体数值见表1。根据表1所列出的温度时间对应表,可看出烟气和火焰在车厢内部的蔓延路径大体上是竖向空间先于横向空间发展,竖向空间由上部至下部发展,横向空间上前部、后部几乎同时燃烧,后蔓延至中部。四、试验结果(1)实体试验火灾发展过程可分为三个阶段:发动机舱内部着火车体外部着火车厢内部着火。火灾蔓延路径为:发动机舱侧窗及挡风玻璃车厢座椅整车燃烧。烟气和火焰在车厢内部的蔓延路径大体上是由上部至下部,前部、后部同时发展后至中部;(2)在试验条件下,汽车起火后前2min内火焰未能传入车厢内部,仅有部分烟气进入,火场能见度较好,火场环境温度相对较低,是人员安全疏散和扑灭火灾的最好时机。若超过3min,火势开始迅速发展,烟气浓度逐渐加大,将阻碍人员的疏散和逃生。可以确定此次试验的人员安全疏散时间为3min;(3)试验用车发动机舱盖表面上有散热隔栅开口,火焰首先从顶部散热隔栅开始蔓延,直接烘烤挡风玻璃,