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蓦地烧天蓦地空

已有 3295 次阅读 2010-5-8 08:22 |系统分类:科普集锦

蓦地烧天蓦地空

 

从题壁诗谈起

古代没有报刊杂志,更没有网络,诗人凡有所作,往往只能靠传抄传唱来传播,不免苦于没有足够的媒体以供发表,于是有时就把它题写在人气较旺之地——如客店、酒楼、寺庙、驿站等处——的墙壁上。这种诗后来称为题壁诗。这个办法现在已经行不通,也没有必要了。

题壁诗里也有不涉及时事,专讲人生哲理的。据南宋张端义《贵耳集》载,有人在嵩山峻极法堂的墙壁上题诗一首道——
   一团茅草乱蓬蓬,蓦地烧天蓦地空。
   争似满炉煨榾柮,慢腾腾地暖烘烘。

作者大约是一名隐士高人,用这样一首打油诗来描写两种火:一种是野地里一团茅草烧起来,来势非常猛,但一会儿烧完了,火也就灭了;另一种是在火炉里烧木头疙瘩(「榾柮」),慢慢腾腾地烧,供人们取暖非常合适。世人做事确实有这样两种风格,一种有爆发力,一种有持久性,按说是各有所长,但这诗显然是赞成后一种风格的,拒绝辉煌,只要温暖,所以诗的前后两句之间用「争似」二字来勾连。此诗曾入选《千家诗》,比较为读者所知。

 

炉膛燃烧的两种状态

其实,这两种燃烧都必须是在炉膛内进行,后者毫无疑问,因为木疙瘩材质比较厚实,有利导热,所以传到表面的热量也传入内部了,所以需要把热能在表面蓄积而不散失才能保持释放可燃质,维持燃烧的持续进行。前者不很明显,但如果要达到“蓦地烧天蓦地空”的突发性效果,需要有两个条件,材质干燥,外加相当的热流密度。在普通点火源点燃开阔空间(野地里)的茅草,燃烧是一点一点进行蔓延的,而且户外野草有一定的湿度,所以只能是一根一根草地点燃,而不可能达到“蓦地”的时间效果。而在炉膛内就不同了,炉壁蓄积的热量把所有的茅草都开始加热、干燥、释放可燃质,然后一齐点燃。由于气态可燃质的点燃是同时进行的,而且可燃烧的质量很小,很快就没有了,相当于产生了“蓦地烧天蓦地空”的效果。

在消防工程的固体点火理论中,这两种燃料各有说法。前者茅草,相当于“热薄型”材料,就是固体的传热很快,几乎不需要时间就达到内外热平衡了,只有半毫米以下的材质可以看作是“热薄型”材料,如纸张、布料等。虽然“热薄型”材料在生活中使用不多,但危险性高,是几乎所有火灾都必须经过的阶段(除非点火源极端强大,完全改变火灾的性质。),所以是消防检查工作的重点。辽宁阜新大火中蔓延极为迅速,就有廉价装饰(如彩纸等)空中蔓延火灾的要素在里面。后者是“热厚型”材料,不管表面接受多少热量,都向内部传递,知道内部传热接近表面温度了,表面温度才会持续上升,直到着火点达到为止(着火以后,由于气化的冷却作用,固体内部的温升不大)。如此,“热厚型”材料很不容易点燃,点燃以后需要一定的条件加以维持,否则有可能自动熄灭。而室内火灾,就是把燃烧释放的能量大部分蓄积在室内,相当于炉膛高温的炉壁,维持固体燃料的持续燃烧,直到燃料消耗完毕为止。深圳舞王大火中的海绵吸音材料,虽然很厚,但却可以算是“热薄型”材料,原因在于多孔介质的导热性很低,所以无法向内部导热,所有能量蓄积在表面,造成的效果是极易温升着火。所以材料的厚薄不是关键的,关键是材料的热物性,对此要有深刻的认识,才能理解现实生活中各种可燃材料的风险性。

另一方面,燃料的风险性,不完全在于燃料的类型,还和燃料的空间布置有关。一张纸比一本书容易着火,不在于燃料的多寡,而在于当时的布置是否易于着火。最危险的工况是造纸厂晾晒快要成型的纸张,空间布置,几乎干燥,一旦着火,几秒钟就烧完了,保险公司对这种情况非常关注,有很多针对造纸厂的特殊防火规定。克拉玛依大火中的幕布着火就是这种情况。

 

从炉膛燃烧看材料的安全性

另一方面,我们应当看到,燃料的安全性是相对的,例如,钢铁是不燃烧的,但如果我们把它磨成铁粉,问题就来了,不但会燃烧,还有可能爆炸,其道理在于,我们改变了它们的物理形态,也就是其传热过程,从热厚型转化为热薄型,所以其风险大大增加了。面粉厂、家具厂、煤矿等都有粉尘爆炸的危险。

拿一个打火机,我们一定点不着一块肉,不管其中的脂肪是多还是少,都点不着。有两种情况,我们可以让肉体燃烧,一种是安装灯芯或类似的多孔材料,抽取脂肪来燃烧,俗称“点天灯”,就是借助灯芯的毛细作用,而避免固体传热的热损失问题。还有一种就是增加外在的能量,让环境达到可燃的程度,几乎任何材料都可以在外来的能量辅助下点燃了,如焚化炉中需要用电,或其他燃料。其性质类似“煨榾柮”,而强大的外在热源可以大大降低燃烧的时间,所以未必是“慢腾腾的”。额外的能量使然。

木疙瘩的燃烧是不易自持的,必须有外来的能量反馈才能持续进行。通常大块的木疙瘩放入已经燃烧的炉膛,需要经过一段时间的烘干、点燃,才能释放热量,而释放的热量又通过炉壁反射回来,以维持燃烧过程的进行。所以,消防工作者认为燃烧的异态,不燃烧是常态,从常态到异态,一定发生条件的改变,每一次火灾,消防工作者都要研究为何失控的,需要把环境和燃料当作一个整体来考虑,而不仅仅看到燃料本身。所谓内行看门道,对于消防工程来说,就是通过传热学来分析火灾的过程,以热物性来查考材料的安全性。

 

从炉膛燃烧看看室内火灾

“蓦地烧天蓦地空”,还代表了消防工程中一种特殊现象“轰燃”(Flashover),“蓦地”就是“轰”,“烧”就是燃。其英文的本意是“闪燃”,当室内火灾发展到一定的程度,可燃质大量释放,这些气相可燃质突然被火源点燃的过程是非常迅速的,有人量化到每平米20千瓦的热流密度,足以让所有常见的可燃物被点燃,所以外在观察是所有的可燃物同时点燃,定量观察是热流密度达到一定程度,代表着室内火灾从普通蔓延到全部燃烧的过渡点,称为“轰燃”。轰然发生以后,室内所有的材料都被火灾污染,已经没有抢救的必要了。

根据火灾发展的阶段性,消防队员需要采取不同的策略。到火场以后,首先救人,然后灭火。如果一间房达到轰然以后,灭火策略改为保护相邻的空间,因为达到轰然的室内火灾是很难扑灭,而且也没有抢救价值了。达到轰燃状态的房间也是最危险的,大部分火场人员损失都是轰燃造成的,所以判断是否达到轰然状态是现场指挥人员的基本素质,需要认真学习和总结。

有道是,燃料块状难传热,物体薄型易点燃;燃料性质虽相似,形态不同定风险。

 

 



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