运行条件对电吹风火灾危险性的影响研究

基金项目：合肥师范学院2023年度引进高层次人才科研资助基金项目“聚合物老化的传染媒介研究”（2023rcjj08），“十四五”国家重点研发计划项目“火灾爆炸事故精准溯源技术及装备”（2022YFC3006300）资助。摘要：本文模拟电吹风进风口、出风口通畅、部分或全部堵塞及全机身覆盖等典型运行条件，在两种加热挡位的情况下，定量研究电吹风机身9个位点的温度变化规律，判定电吹风实际使用过程中的火灾危险性。研究表明：电吹风出风口为机身温度最高位点，堵塞进风口和出风口都会导致出风口温度升高。全机身被床单覆盖且高温挡运行时，过温保护动作延迟，出风口温度最高可达90°C；如果过温保护失效，出风口温度最高可达172°C。卧具覆盖和过温保护失效是电吹风火灾的重要诱因。关键词：电吹风；进风口；出风口；过温保护；火灾危险性引言在全国各类火灾中，电气火灾的数量长期居于首位，起因大致分为电气设备导线短路和电热器具电热丝过热两类[1-2]。电吹风是常用的电热器具，其使用不当是家用电热器具引发火灾的重要原因之一[3]。2015年1月，江苏南京某出租屋发生火灾，4人遇难，起火原因为租客赵某用完电吹风后随手放在床上，电吹风持续加热卧具导致起火[4]。2004年5月，浙江金华某宾馆旅客赵某用电吹风吹鞋时忘记关闭，导致大火，消防官兵疏散旅客76人[5]。2020年8月，北京朝阳区某居民家中发生火灾，造成2人死亡，起火原因为电吹风过热引燃床铺上的可燃物。电吹风引发的火灾事故严重威胁使用者的生命和财产安全，甚至危害公共安全[6]。在我国电吹风产品标准体系中，涉及安全指标的现行国家标准有GB4706.1-2005和GB4706.15-2008，行业标准有QB1876-2010[7-9]，规定了电吹风应能经受相应的模拟使用者在实际使用时可能出现的非正常情况。GB4706.1-2005第19.2条款规定，带电热元件的器具要在限制散热的条件下进行发热情况测定。GB4706.15-2008第19.2条款明确了获得限制散热的方式：1）断开电机；2）手持式干发器被置于试验角的底板上，并处于可能出现的任何稳定位置；3）打算注水使用的器具不注水工作。然而，这些获得限制散热的方式与电吹风实际使用方式不当的情景存在差异，例如案例中出现的进出风口堵塞、卧具覆盖等情况，也没有考虑过温保护失效等特殊情况。为了研究电吹风实际使用过程中的火灾危险性，本文模拟电吹风实际使用中所处工况，选择进风口、出风口通畅、部分或全部堵塞、全机身覆盖以及过温保护失效等典型运行条件，在低温挡和高温挡两种加热挡位的情况下，定量研究电吹风机身温度变化规律，分析运行条件对电吹风火灾危险性的影响，指导电吹风的安全使用。一、实验方案设计（一）实验装置搭建电吹风模拟运行实验装置如图1所示。将电吹风（飞科FH6222）固定在桌面上，将温度监测仪（深圳市托普瑞电子有限公司TP1000）的热电偶（K型）布置在电吹风机身9个位点并有效固定，热电偶位置如图2所示。其中4号热电偶接触出风口护网，其余热电偶接触机身。图2中数字表示热电偶编号，与图1对应；实线圈表示热电偶在机身上方，虚线圈表示热电偶在机身下方。（二）实验工况实验工况列于表1。透明胶带粘贴模拟进出风口堵塞条件；折叠成4层的棉质床单覆盖机身模拟床单覆盖条件；将温控元件双金属片焊接固定，使之不能在温度超过阈值后动作，模拟过温保护失效条件。每组实验完成后，打开通风橱通风降温，待温度稳定后再进行下一组实验。二、结果分析与讨论（一）机身温度分布情况吹风机的进风口和出风口均通畅时，为正常使用条件。首先打开低温挡，待各位点温度稳定一段时间后，切换至高温挡。各位点温度随时间的变化情况如图3所示。位点4位于出风口护网附近，直接受到热风的加热作用，在9个位点中升温最快，温度最高。开启低温挡约4min后，位点4迅速升温至稳定温度（约43°C）。切换高温挡约3min后，迅速升温至稳定温度（约53°C）。（二）进风口堵塞时温度变化规律进风口部分堵塞时，各位点温度随时间的变化情况如图4所示。开启低温挡约4min后，位点4迅速升温至稳定温度（约59°C）；切换高温挡约3min后，迅速升温至稳定温度（约74°C）。對比图4和图3，温度变化趋势相似，区别仅为进风口部分堵塞时能达到的稳定温度更高。进风口部分堵塞意味着进入机身的室温冷风风量减小，相同加热功率条件下被加热的风量减小，则出口热风的温度更高。进风口完全堵塞时，各位点温度随时间的变化情况如图5所示。位点4的温度变化曲线呈现“升高-降低-升高”的锯齿状循环，低温在40°C左右，高温在60°C左右。位点5和6也有明显的升温过程，逐渐接近40°C。此时，室温冷风无法进入电吹风机身，电热丝只能加热机身内部原有空气，温度迅速升高。双金属温控元件受热产生变形积累能量，发生反向突跳，推动推杆使动触点分离，断开电路，加热停止，温度逐渐降低。降温后，双金属温控元件恢复原状，动触点闭合，自动接通电路，开始加热，温度再次升高，如此循环往复[10]。（三）出风口堵塞时温度变化规律出风口完全堵塞时，各位点温度随时间的变化情况如图6所示。位点4的温度变化曲线与进风口完全堵塞时基本一致。堵塞初期，室温冷风可以进入电吹风机身，但热风无法排出。随着风量累积，机身内部气压增大，冷风无法继续进入机身，相当于堵塞了进风口。由于热风无法排出，热量在出风口附近积累，达到透明胶的软化点，透明胶在应力作用下出现破损洞口，但仍足以积累热量使得过温保护动作，而进风口部分堵塞时积累的热量还不足以使得过温保护动作。由此可见，出风口堵塞对电吹风运行时热量的积累有更为显著的促进效果。这在2004年5月浙江金华某宾馆发生的案例中得到体现，旅客赵某用电吹风吹鞋时将电吹风出风口塞在鞋子里，相当于堵塞了出风口，积累的热量引燃鞋子，导致火灾。因此，将电吹风出风口垂直堵在湿毛巾或湿衣物上烘干也是非常危险的操作。（四）全机身覆盖时温度变化规律低温挡运行时，各位点温度随时间的变化情况如图7a所示。电吹风启动后，位点4的温度迅速上升，达到57°C左右，过温保护未动作。高温挡运行时，各位点温度随时间的变化情况如图7b所示。过温保护动作，温度变化与进风口或出风口完全堵塞时相似。位点4的温度在50～90°C范圍内波动。同样是高温挡运行、过温保护动作，用床单覆盖机身比单纯堵塞进风口或出风口，电吹风出风口附近能达到更高温度，引燃周围可燃物发生火灾的危险性也更大。床单与电吹风机身间存在空气间隙，对进风口和出风口的封堵不严密，部分热量散失到空气间隙中，机身内部温度上升到过温保护动作温度的时间延长。当过温保护失效时，高温挡运行各位点温度随时间的变化情况如图8所示。电吹风启动后，位点4的温度迅速上升，在2min内超过100°C并持续上升。计时40min时电吹风运行噪音突然减弱，位点4的温度逐渐下降。经拆解检测发现，高温挡提供额外加热功率的线路已经烧毁。此时，位点4达到的最高温度约为172°C，电吹风手柄受热变形。173.5°C即能引燃报纸出现明火[11]，位点4的温度与之非常接近，具有引燃纸张的危险性。此外，位点4位于出风口护网附近，还未接触到机身内温度最高的电热丝，一旦细小的纤维类可燃物被吸入电吹风并接触到电热丝，被引燃的危险性更大。即使高温挡加热线路已经烧毁，电吹风并未停机，仍以低温挡持续运行，位点1、2和3的温度继续上升，说明热量仍在覆盖物中不断积累。结语现行电吹风产品标准获得限制散热的方式与电吹风实际使用方式不当的情景存在差异。本文模拟实际火灾案例中出现的进出风口堵塞、卧具覆盖以及过温保护失效等运行条件，定量研究电吹风运行时机身各位点的温度变化规律，判定电吹风实际使用过程中的火灾危险性。电吹风出风口为机身温度最高位点，在进风口和出风口通畅的正常使用条件下，出风口温度低于