연소공학 - Fire Plume & Flame Spread 설명

03 . Fire Plume & Flame Spread 설명

     1 . 화재플룸(Fire Plume)

     

        ① 부력에 의한 화염이 상사하여 이루어지는 기둥형태의 열기류이며

             뜨거운 연소생성물이 위로 상승하는 현상이다.

        ② 온도가 상승하면 밀도가 감소하고 낮은 곳에서 높은 공으로 상승기류가

             형성되어 상부로 열기가 이동하는 현상이다.

         

    2 . 화재플룸(Fire Plume) 현상

 

      ① 밀도, 압력차에 의하여 하층부에서 상층부로 더운 기류가 상승하고 주위의

           찬 공가가 유입된다.

      ② 유입된 찬공기와 유량이 증대된 연소생성물이 상승되면 희석온도가 저하된다.

      ③ 유체가 상승하고 천장 제트 흐름(Ceiling Jet Flow)에 의해 천장을 가로지르며,

           차가운 끝부분이 아래로 내려와 다시 화염의 부력에 의해 유입되며 와류가

           형성과정을 반복한다.

   

 

    3 . 화재플룸(Fire Plume) 현상 영역

 

       화염이 연속적으로 진행되는 연속화염 플룸영역, 간헐적 화염이 발생되는

       간헐화염 플룸영역, 화재염이 존재하지 않는 부력플룸영역으로 나누어 진다.

 

      ① 연속 화염 플룸영역 : 상부는 상승온도가 800℃정도로 일정하며 연속적으로

                                             화염이 존재하는 영역이다.

      ② 간헐 화염 플룸영역 : 연속화염영역과 부력플룸영역 경계지점에서 350℃까지

                                             저하되는 영역이다.

      ③ 부력 플룸영역         : 화염이 존재하지 않는 영역으로 높이에 따라 유속과 온도가 

                                            감소하는 영역이다.

 

 

    3 . 영역 경계 상호작용

 

      ⑴ 영역 방해 플룸(Confined Plume)

         ① 화원이 구석에 있을때 공기 인입이 제한되고 부력 플룸이 높이에 따라 온도가

             저하된다.

         ② 연료가 연소하기 위해 충분한 공기를 유입시키려고 화염의 길이가 길어진다.

         ③ 상향 화염확산이 증대되어 수직으로 가연물의 연소확대가 촉진시킨다.

 

      ⑵ 천장 제트흐름( Ceiling Jet Flow )

         ① 고온의 연소생성물이 부력에 의해 상승하여 천장면 아래 얇은층을 형성하는

             가스흐름이다.

         ② 화재플룸에 의해 상승한 연소생성물이 천장 표면에 부딪혀 흐름이 변한한다.

         ③ 천장 표면에 설치된 열, 연기감지기 와 S/P헤드가 작동한다.

         ④ 화재초기에 만 나타나며, 플룸이 먼곳으로 흐르는 원인이 된다.

         ⑤ 두께는 천장에서 화원까지 높이의 5~12% 내에 발생한다.

         ⑥ 최고온도와 속도는 천장에서 화원까지 거리의 1% 내에 발생한다.

 

      ⑶ 수평화염(Horizontal Plume)

         ① 천장이 낮거나 화염이 길 경우 화염이 천장면에 직접 충돌하여 수평으로 

             굴절되어 이동한다.

         ② 천장의 화염확산은 화재 성장의 원인이 되어 플레시 오버에 영향을 준다.

         ③ 수평화염은 공기인입속도가 저하되고 고온가스가 찬 공기 위에 위치하여

              부력에 의한 와류현상을 방해 받아 공기 인입이 제한 받는다.