1、ICS 13.220.01 C 80 中华人民共和国国家标准G/T 31593.8-2015 消防安全工程第8部分:开口气流的计算要求Fire safety engineering-Part 8: Requirements governing algebraic equations for vent flow (ISO 16737 :2006 , Fire safety engineering一Requirements governing algebraic equations-Vent flows , MOD) 2015-06-02发布2015-08-01实施 . 画jh、6争r争争铲c.d
2、旱少、飞3飞/，心石/ J匀阳W叫咽，向e需4.:&韶萄坦每专气i穹安忡中华人民共和国国家质量监督检验检捷总局也士中国国家标准化管理委员会&叩GB/T 31593.8-2015 目次前言. . . . m 引言. . . . . . . . lV 1 范围. 2 规范性引用文件. . 3 术语和定义. 4 物理现象的描述. . . . 2 5 计算书.6 计算公式的局限性. 7 计算公式的输入参数. 8 计算公式的适用范围. 附录A(资料性附录本部分与ISO16737: 2006的章条编号对照情况. . 4 附录B(资料性附录开口气流计算概述附录C(资料性附录满足附录B要求的开口气流计算公式参
3、考文献I GB/T 31593.8-2015 前GB/T 31593TJ时通过垂直开口的质量流量固C.3.2.2 中性面的位置中性面的位置Zn(m)用式(C.5)、式(C.6)、式(C.7)计算z10 目-2 X t口GB/T 31593.8-2015 A司(0)Z ft = -:-: a年i-p)g353 Pi=于7. ( C.5 ) .( C.6 ) m一叽一一 . ( C.7 ) C.3.2.3 质量流量TiTj年iP阶)时用式(C.I0)和式(C.l口1)计算质量流量mij(kg 8-1)和mji(kg 8-1) : m= 1) 0 3ct;忡i一向(Zn- H1) 3/2 3 . t
4、./2州一归队-H1) 3/2一(Zn- H.) 3/2J (Zn TJ(p.Pn叫(p 问非VUl17 7 T a，Pj(O). 伺(0).p J (0) - (p. ;-p.) g=; .piJ (0) - (p. ;-P.)gzi-(P.;-p.) g(Zj-=) .pJ (0) .p,j (0) 说明z1一一下部z2一一中部s3一一上部。给定.圄C.7两层都囔下的压差和质量流量圄14 GB/T 31593.8-2015 C.3.5.2 下部的质量施量参见图C.7.连接两个温度不同的均衡封闭空间的垂直开口下部Ozmin(zi , Zj) 的流量用C.3.2中的公式计算。对式(C.5)-式
5、(C.l1)的计算，应按式(C.22)-式(C.24)内容进行替换后计算。Ti=T.i Tj=T.j H u = min(zi ,zJ) 、.，、.，nLnd nLnL CC ，、，、. . . . . . . . . . . . . . . . . .( C.24 ) C.3.5.3 中部的盾量流量与下部相似，中部的流量也可对式(C.5)式(C.ll)按照式(C.25).式(C.28)内容替换后计算。叫:(Zi Zj) (Zi二注Z)(Zi Zj) (Zj二三Zj).( C.25 ) 叫:.( C.26 ) H u =absCz, - z) H.=O 、.，、，币n6ququ ee r飞r飞
6、. . . . . . . . . . . . . . . . . a . 用式(C.29)的内容替换.Pij(0): (353 353 6.p川0)一l一一一一-Ig X min(zZ;) 唱飞T.，jT.,j/ . . -,-, ,-, 、，Jn3 04 c r飞. . . . . C.3.5.4 上郁的质量流量与前两部分相似，上部的流量也可对式(C.5)-式(C.ll)按照式(C.30)、式(C.31)进行替换后，再行计算。Ti=T.i Tj=T叫.( C.30 ) . ( C.31 ) 用式(C.32)、式(C.33)替换Hu:H vent - max(zi ,Zj) H.=O 、，、
7、，qAno qdnd . CC ，、，z、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 .,. 、 . . 用式(C.34)代替.Pij(0): 、，、，zz 一zz ，、，、eoenu 胃口oaa gg 、. ，、. , qd-dqd一-4臼-TU部-TU一-m-Lm一凡, . 飞，eg-飞，lIll-41Ill-l、，z z r、n m g 、 , qu-44 臼-t句d-. 臼-m斗，EE、，nu ，、命rA (Zi z) .( C.34 ) (Zi Zj) C.3.5.5 计算示倒C.3.5.5.1 计算条件如图C.8所示，在两个封
8、闭空间的上部形成了烟气层。在封闭空间i和j内的界面高度分别为0.8 m和1.6m.烟气层温度分别为80c (353 K)和40c (313 K) .空气层温度分别为30C (303 K) 和20c (293 K)。假定封闭空间j的压力比封闭空间i的压力大1Pa (.pij=-1 Pa).计算各个部分的质量流量。15 GB/T 31593.8-2015 1 3 Y 2 g四气t20c (293 K) 4 -0 X 。|郎ij(0) =-1 Pa 2 X 说明2X一-l:.ij，(Pa)，Y一一高出地面的高度F1一一下部s2一一中部z3-一一上部，给定.圄C.8两层环境时的质量流量计算示倒C.3.
9、5.5.2 下部的质量流量这种情况时下部的范围为OZZi(Zj =0.8 m)。由式(C.5)得到的这部分的中性面高度Zn(m)用式(C.35)计算z八P(O)-1 =一-.IJ一一=，_, ._=2.55 .( C.35 ) (pi - pj)g (1.165 -1.20日X9.8 在这种情况下，中性面高度Zn大于这部分的高度矶。这样流体为从封闭空间j到i的单向流。由式(C.9)的最后一个公式推导出计算mij(kgm-1)的式(C.36): 仇。=3CDBmtJ2pi(pj一州队-Hu)的一队-HJ)3/2 = X 0.7 X 0.9V2 X 1.205 X (1.205 -1.165) X
10、 9.8(2.57一俨-(2.57一0.8)3/2J=0.717 .( C.36 ) C.3.5.5.3 申部的质量流量这种情况时中部的范围为ZiZ句，其中Zi和Zj分别为0.8m和1.6m.参考平面移至中部的底部，参考高度表示为高出底面的距离，用式(C.27)和式(C.28)计算参考高度Hu(m)，见式(C.37)、式(C.38) : Hu =abs(zi -Zj) =abs(0.8- 1.6) =0.8 .( C.37 ) HJ=O .( C.38 ) 用式(C.29)计算中部底部的压差APij(Pa)，见式(C.39): 16 GB/T 31593.8-2015 1353 353、l:J
11、.ij = l:J.ij (0) -(一一一一-) g X min(zi均飞T.iT.j I =-1一0.165-1.205) X 9.8 X 0.8 =-0.686 用式(C.5)计算中部底部以上的中性面高度Zn(m)，见式(C.40)I A仇-0.686Zn =一-0.一=. _ 0 -:-:_-=- _ _ =0.342 .( C.40 ) (pi - pj)g (1.00 -1.205) X 9.8 因为OZnabS(Zi-Zj)所以为双向流。用式(C.8)和式(C.9)中的第二个公式计算流量、，/n3 9d c ，、. . . . . . . . . . . . . . . ，叭.m
12、(kg S-I)和仇ji.m(kgS-1) ，见式(C.41)、式(C.42): mqm=?CDB叫问一向(Hu一川2=;07 09 J210 lm-10)98-0.342)3/2 =0.261 mji.= z; O 7以川川0.9X川v2X 1.205 X (1. 205 -l.0) X 9.8 X 叫0)3/2 ;0:0.185 .( C.41 ) .( C.42 ) C.3.5.5.4 上部的厨量流量这种情况时上部的范围是zJzH叫，其中引和H.nt分别为1.6m和2.0mo参考高度Hu(m)移至上部的底部，用式(C.32)和式(C.33)计算，结果见式(C.43)、式(C.44): H
13、u二Hvent-max(zi ,z;) =2.0 -1.6 =0.4 H1=0 用式(C.34)计算上部的底部压差今ij(Pa).结果且式(C.45):1353 353、., 1353 353 l:J.ij = l:J.ij (0)一卜一一一一)g X min(zilzj) -(一一一:-1g X abs(zi - %j) 飞T.iT.j/ -I飞T.iT.j/O ,-,-, I 1353 353、=一0.686-!:;.:一一:I X 9.8 X 0.8 飞3532931 . ( C.43 ) .川(C.44 ) .( C.45 ) =0.919 注s式(C.45)中的前两项已经由式，39)
14、计算得到.用式(C.5)计算高出下部底部的中性面高度Z.(m)，结果见式(C.46): 0.919 =一一二-.一=一0.731.( C.46 ) (pi -p)g 0.00 -1.128) X 9.8 因为Z.O，所以为单向流。用式(C.8)的第一个公式计算流量mij.U(kg 8-1) ，结果见式(C.47): 凡=?c，./2内一内(Hu -Zn)3/2一(H1- Zn)3/2 =37XX;2 X 1.0 X 0.128 -1.0) X仙一问731)1/2-0-(-0.731)产=0.384 .( C.47 ) C.3.5.5.5 封闭空间之间的总质量流量通过开口的总质量流量mij(kg
15、 8一1)和mji(kg 8-1)由三个部分的流量相加得到，计算结果见GB/T 31593.8-2015 式(C.48)、式(C.49): mij =mij,m +mij.u =0.261 + 0.384 =0.645 .( C.48 ) mji =mji.1 +mji.m =0.720 +0.185 =0.905 .( C.49 ) 注s如果忽略空气和烟气界面上的混合情况，中部的质量流量mij等于进入封闭空间j熄气层的流量.与此相似，mji等于进入封闭空间i中的空气层的流量.C.4 计算公式的依据人们已经对涉及防火分区火灾定量预测的开口气流进行了分析研究。早期的研究包括Kawagoe见参考文
16、献4J)在Sekine建议基础上所傲的火灾温度的完全展开流预测。Prahl等人见参考文献7J)和Rockett(见参考文献8J)对两层环境进行了进一步的研究。对于这些早期研究，流量公式是从基础的流体理论推导而来的。在20世纪80年代.Steckl町等人见参考文献9J、10J)、Quintiere等人(见参考文献口1J)和Nakaya等人见参考文献口2J)进行了直接的实体测量，这些测量确定了流量系数在0.68.0.73的范围之内，一般取0.70Beyler对前期研究进行了归纳(见参考文献口3JC.5 计算公式的局限性C.5.1 烟气层的一致性公式假设与开口相邻的封闭空间的温度是均匀的或是两层形式
17、的，如果不能满足这个假设条件，就应使用附录B中的一般流量公式。C.5.2 动态压力计算时不考虑由自然通风或机械通风引起的动态压力作用。如需考虑，应仔细分析动态压力的分布情况。C.6 计算公式的输出参撒公式计算结果为通过开口的质量流量(kg 5-1) 0存在双向流时，也可以求得中性面的位置。C.7 计算公式的输入参鼓C.7.1 通过开口的压差参数t:.Pij定义为参考高度上的压差，参考高度通常取最低的边界高度。C.7.2 开口附近的封闭空间的温度分布情况开口附近的温度分布应该是均句的或两层的。在均句的情况下，应说明每个封闭空间的温度。在两层的情况下，应说明界面位置、烟气层温度和空气层温度。C.8
18、 计算公式的适用范围公式的适用范围可以通过Steckler等人(见参考文献9J)、Nakaya等人(见参考文献口2J)以及其他研究人员的研究成果来确定。Steckler在一个2.8m见方、2.13m高的房间内进行试验。开口宽度GB/T 31593.8-2015 为0.74m，高度在0.46m1.38 m之间。火灾的热释放速率在31.6kW158 kW之间。封闭空间的最高温度不超过250C. Nakaya的试验对应的是更大一些的房间，长3.55m，宽3.45m，高2.12m。开口高度为1.6m或1.7m。开口宽度在0.29m-0.89 m之间。封闭空间的温度范围可以从双层情况下的50c到克分混合
19、情况下最高可达1000 C。19 GB/T 31593.8-2015 参考文献1J GB/T 6379(所有部分)测量方法与结果的准确度2J T ANAKA, T. ,A Model on Fire Spread in Small Scale Buildings, BRI Research Papers, Nos. 79 and 84, Building Research Institute, 1978 ,1980. 3J PEACOCK, R., JONES, W. W. , FORNEY, G. P. , RENEKE, P.儿，BUKOWSKI, R. W. and KLOTE,J.H.
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21、the Exchange Flow through a Horizontal Ceiling Vent in Atrium Fires: Criteria of Supply Air and Pressure Necessary for Unidirectional Flow.NISTIR 60301 Thirteenth Meeting of the UJNR Panel on Fire Research and Safety, 13-20 March 1996.Building and Fire Research Laboratory. US National Institute of S
22、tandards and Technology.1997. 6J COOPER,L.Y. .Combined Buoyancy- and Pressure-Driven Flow Through a Shallow, Hori zontal Circular Vent,Journal of Heat Transfer, Vo1.117 ,pp.659-667 ,August 1995. 7J PRAHL,J.and EMMONS,H.W. ,Fire Induced Flow through an Opening,Combustion and Flame. Vo1.25 ,pp.369-385
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25、Flows in Compartments, Fire Science and Technology. Vol. 4 (1). pp. 1-14 , Science University of Tokyo, 1984. 12J NAKAYA,I. , TANAKA, T. , YOSHIDA,M.and STECKLER K. .Doorway Flow Induced by a Propane Fire,Fire Safety Journal, Vo1.10, pp.185-195 , 1986. 13J BELYER C. ,SFPE Classic Paper Review:Fire-I
26、nduced flow through an Opening by Joseph Prahl and Howard Emmons,Journal of Fire Protection Engineering. Vo1. 14 ,No.2.pp.95-100,2004. 20 巳ON|.gmFmH阁。华人民共和国家标准消防安全工程第8部分z开口气流的计算要求GB/T 31593.8-2015 国中* 中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100029)北京市西城区三里河北街16号(100045)网址总编室:(010)68533533发行中心1(010)51780238读者服务部沃010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销香印张1.75字数43千字2015年7月第一次印刷开本880X12301/16 2015年7月第一版* 书号:155066. 1-51291 27.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话1(010)68510107定价GB/T 31593.8-2015
