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流體力學在消防中的應用范文1
關鍵詞：《工程流體力學》；問題探究式教學方法；教學效果
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）04-0223-02
《工程流體力學》是能源動力、土木工程、環境工程等諸多專業的專業基礎課程，由于該課程的學習中有不少涉及到高等數學、大學物理等課程的知識點，因而學生普遍感覺學習難度高，興趣不大[1]。筆者從多年的教學經驗中總結出問題探究式教學方法，并取得了一定的教學效果，同時也對教學活動中存在的一些問題進行了思考并提出了具體改進措施。
一、以傳授知識點為主的教學模式存在的問題
目前大部分高校的《工程流體力學》課程仍采用傳統的課堂面授的教學方法，教師是教學活動的主要組織者，授課教師以演講者的身份，按照教材編排來講授教學內容，因此課程知識點為單向傳授式，學生對課程內容往往缺乏主觀的思考，只是被動地接納。以傳授知識點為主體的教學模式強調概念講解和公式推導，學生對所學內容理解不深，大多數學生也只能做到課后照搬公式做題，而對后續專業課學習中碰到的新問題無法做到歸納分析，最終也不能有效提升運用知識解決實際問題的能力。由于人類對科學的認知都是從現象開始的，現象表現出的規律性引導人們不斷探究現象背后的本質，因此《工程流體力學》課堂的教學組織也應遵循從現象到規律的認知路徑。課堂應先從日常生活及工程實例中提出問題，由教師引導學生剖析問題，逐漸深入到現象背后的規律性內容，再經概念闡述和理論推導，完成前述問題的理論解釋。以問題探究為主體的教學模式顯然更有助于培養學生的學習興趣，提高分析問題和解決問題的能力。
二、《工程流體力學》問題探究式教學的課堂組織
在實施問題探究式教學模式時，教師盡可能選取來自于日常生活現象以及有專業背景的問題，并以圖片、動畫或視頻等較形象化的方式給出，增強學生對流體力學的感性認識，教師要根據學生課堂的反應情況對學生不斷引導，鼓勵學生啟用發散性思維方式解決問題，鼓勵學生大膽嘗試，通過對問題抽絲剝繭式的分析來提高解決實際問題的能力。課堂上的問題和探究性的思考過程要讓學生的思維活躍起來，讓學生意識到所學的知識是鮮活、有用而又有趣的，能逐漸領略到流體力學的美妙之處。在問題分析后的理論闡述中要適當舍棄一些繁冗枯燥的公式推導，強調公式中各項的物理意義和公式的適用條件。本文以課程中的緒論、一元流體動力學基礎以及孔口管嘴管路流動[2]為例，具體闡述探究性問題教學模式的實施過程。緒論課的問題可以提得多而廣，通過大量的實際應用和工程問題，讓學生充分理解學習課程的目的及意義，做到課程一開始就抓住學生的學習興趣，激發他們的研究熱情。在課程剛開始時，可以讓學生列舉常見的流體種類，并總結流體與固體的本質區別；給出儒可夫斯基對佯繆（永動機問題）的描述，讓學生解釋原因；課堂上用湯匙現場演示水流的附壁效應；由目前大氣環境常見的霧霾問題引出顆粒物的繞流阻力問題，并讓學生估算雨滴和塵埃在空氣中的下降速度差異[3]；用圖片方式介紹1940年美國華盛頓州塔科馬海峽橋事故，讓學生分析事故原因；介紹市政供水的基本方法，再讓學生估算學生宿舍樓供水的壓力；分析采暖系統中設計膨脹水箱的原因；夏季和冬季空調送風口的風向有何不同，哪些措施能夠盡可能實現房間內溫度的均勻分布。由于緒論課涉及的問題可覆蓋整個課程，可把某些問題留給學生在課后自己分析。在講授一元流體動力學基礎時，教師可首先給學生演示平行紙片的吹氣試驗，讓學生觀察并解釋紙片的飄向；提出常說的“水往低處流”論斷一定正確嗎？再根據市政管網的供水現象，引出驅動流體流動的能量形式及其相互轉換問題，并讓學生解釋航海中的“船吸現象”、洗澡時浴簾的飄向問題；由煙囪里氣流流動的驅動能引出氣體與液體的能量方程形式的不同；由消防水槍在噴水滅火產生的后推力問題引出一元流體動量方程。
孔口管嘴管路流動的內容與工程實際結合較緊密，可多給學生實際案例進行分析。如：（1）城市管網夜間的供水水壓為何會普遍高于白天的水壓？（2）屋頂水箱供水到同一建筑的高層和低層住戶，其壓力有何不同？（3）建筑內外存在溫差時，如何在建筑物壁面上開窗，實現自然通風？（4）如何利用虹吸的原理，給魚缸換水，其關鍵步驟是什么？（5）冷卻水系統中，如何考慮水泵的揚程以保證冷卻水的循環？為節約時間，教師應在課前將問題留給學生，為提高課堂效率，可對每個問題指定若干名學生完成，并記錄回答情況。
三、探究性課程教學中其他問題的思考
在學期結束時，教師與學生（共兩個班級，約130人）通過問卷調查、面談、QQ、電話等方式進行了溝通，發現教學中有如下問題值得關注。
1.采用問題探究式教學方式需要教師根據學生的反饋進行分析和引導，會占用課堂學時中相當比例的時間，由于課程學時數的限制，某些問題的探討無法深入，且教學內容主要由PPT方式完成，因此教學進度普遍較快。當學生在課堂上未能理解和掌握某些知識點后，很容易放棄對后續知識點的學習。因此筆者建議，授課教師應組織整理課程的微課資料，讓學生利用微課資料自主完成預習和復習，大大減少課堂上對基礎內容的講解，將課堂學習的主動權從教師轉移給學生，使學生能夠在課堂上主動基于問題進行深入探討，從而顯著提高課堂的學習效果。
2.有近50%的學生認為教師給出的探究性問題有一定的難度，并有助于對教學內容的理解，能有效激發學生的學習興趣，課堂上對問題的探究過程提高了學生分析問題和解決問題的能力。部分學生希望教師點名提問并記住自己的名字，也較喜歡這種教學模式；當然也有部分學生不太適應該方式，尤其是在無法回答問題時學生會感到尷尬。教師應提前把問題留給學生，給學生充分的思考時間，從而更有效地利用課堂教學時間。
3.目前大學生存在課堂出勤率不理想、上課玩手機、睡覺等現象，教師可將學生座位固定，不點名即可快速統計學生的出勤率，并考察學生的聽課情況且及時記錄，在課程的第一次課上和學生講明出勤率、聽課表現、作業和平時小測驗的成績在總評成績中的比重和計分方法，細化考核要求，并嚴格按規定執行，這樣能有效地督促學生端正學習態度，重視平時學習。
4.課程考核方式和難度要求是檢驗學生學習效果的重要方面。通過調查，發現有近40%的學生認為教師應采用閉卷方式并嚴格進行考核，不希望考試降低難度。這項統計數據說明，不少學生有主動學習的愿望，學習態度端正，并愿意采用嚴格的考核方式來檢查自己的學習效果，因此授課教師在考核時應堅持原則，對學生認真負責，出題難度適中，學生卷面分數盡可能符合正態分布。
四、結論
本文采用問題探究式的教學方式對《工程流體力學》課程進行了教學實踐，并給出了問題探究式教學方法的具體實踐過程。通過與學生的溝通和問卷調查，了解到近半數的學生認可問題探究式的教學方法，認為該方法有助于加深對課堂教學內容的理解。在問題探究式教學過程中，教師也發現需要在以下方面進行改進：應嘗試利用新型的互聯網教學手段，如微課等方式，進一步提高課堂學習效率，將課堂學習的主動權從教師轉移給學生；強化平時考核，細化成績評分方法，期末考試題目要有合理的難度，成績分布應合理。
參考文獻：
[1]謝海英.《工程流體力學》在環境工程專業中的教學探討[J].教育教學論壇，2013，（43）：75-97.
[2]龍天渝，蔡增基.流體力學[M].第2版.北京：中國建筑工業出版社，2013.
[3]王洪偉.我所理解的流體力學[M].第1版.北京：國防工業出版社，2014.
The Exploration and Reflection of Problem-Based Teaching Method for "Engineering Fluid Mechanics" Course
XIE Hai-ying，HUANG Yuan-dong，DENG Bao-qing，LV Juan
（School of Environment and Architecture，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China）
流體力學在消防中的應用范文2
關鍵詞 燃燒學 教學內容 改革與創新
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A
能源是國民經濟的基礎，對經濟穩定持續發展和改善人民生活質量具有十分重要的保障作用。世界總能源的80%左右來自于石油、天然氣、煤等物質的燃燒，而且絕大多數污染物如HC、CO、NOx、CO2等的排放也源自于燃燒，這將引起環境污染和氣候變暖等問題。目前，節能減排是當今社會的主題。“燃燒學”正是研究將燃料的化學能轉換成熱能的一門學科，對能源的高效利用和污染物的有效控制至關重要，尤其是隨著全世界能源短缺和環境污染等問題的日益嚴峻，“燃燒學”作為基礎應用研究越來越受到各高校及科研機構的重視。
在我國絕大多數普通高等院校中，“燃燒學”作為本科生的專業基礎課程在能源動力、消防與安全、化學化工、航天航空等專業中獨立開設。作為一門既年輕又古老的基礎學科，隨著社會對高等院校學生的要求不斷提高，“燃燒學”課程對能源類專業的教學改革與創新尤為重要。
近年來，各院校在“燃燒學”課程的教學技巧、方法、手段等方面都取得了一定的成就，總結了不少的寶貴經驗。但是隨著社會需要的不斷變化，在很多方面還需要不斷的發展和完善。為了更好地促進“燃燒學”課程的教學，并培養具有創新能力的能源類高素質人才，筆者根據“燃燒學”課程的特點，并結合最近幾年講授能源與動力工程專業本科生“燃燒學”課程的經驗，從“燃燒學”課程的特點、存在的問題、改革與創新等方面進行介紹總結。
1“燃燒學”課程特點
1.1理論性強
“燃燒性”涉及的理論較多，如燃燒反應的動力學機理，燃燒的著火、熄火、火焰傳播、火焰穩定、預混火焰、擴散火焰、層流和湍流燃燒、燃燒產物的形成機理等，而且各種理論相互關聯，較為復雜。
1.2涉及面廣
“燃燒學”內容涉及面較寬，包括傳熱學、流體力學、化學動力學和高等數學等多學科知識，學生在學習該課程時需要有一定的化學、物理、高等數學、流體力學和傳熱學等相關知識才能更好的掌握。
1.3內容豐富
“燃燒學”課程的內容非常豐富，主要分為兩大方面：一是燃燒理論方面的內容，主要以燃燒過程涉及的基本過程作為對象。二是燃燒技術方面的內容，主要是應用上述理論研究的結果來解決工程技術中的各種實際問題。
1.4工程性強
燃燒科學應用極其廣泛，涉及到日常生活、工業生產、國防軍工、航空航天等各個行業。例如火力發電廠的鍋爐、工業燃燒和蒸汽、各種交通工具的發動機，都以固體、液體和氣體燃料的燃燒產生的熱能為動力；在冶金、化工、玻璃、化肥生產、水泥、陶瓷、石油化工等生產過程中，都以燃料的燃燒來提供熱源等。
2“燃燒學”教學存在的問題
由于“燃燒學”存在理論性強、涉及面廣、內容豐富、工程性強等特點，所以對教學的要求較高，在教學過程中也存在部分問題。
2.1教學手段不夠豐富
目前的教育教學中教師作為教學的主體往往采用板書和PPT等硬性灌輸的方式對學生進行知識的傳播，而教學效果好壞的評估就是學生最后的成績，這樣不夠豐富的教學手段導致學生學習的目的性和功利性很強，尤其是“燃燒學”這樣的課程，導致課程教學中該課程對學生的吸引力不強，學生學習的積極性不夠。
2.2教學內容更新不及時
目前“燃燒學”課程的教材內容變化和更新不夠及時，無法滿足時代的發展及社會的需求，也導致課程內容的吸引力不夠，學生學習的積極性不強。
2.3理論結合實際針對性不強
由于“燃燒學”教材內容更新的不及時，加上授課老師在新的燃燒理論、方式、技術等方面所掌握的素材有限，導致“燃燒學”教學過程中理論與當前的應用實際結合得不夠緊密，針對性不強。
3“燃燒學”課程教學改革與創新
隨著社會的不斷進步和對“燃燒學”知識的應用需求和研究的不斷變化，“燃燒學”課程在教學內容方面需要進行一定的改革和創新。
針對“燃燒學”課程的特點及教學過程中存在的部分問題，筆者將結合自己“燃燒學”課程教學工作的實踐，探討“燃燒學”教學工作中的體會和建議，在教學內容方面提出部分的改革和創新措施，以供與其他同行進行交流探討。
3.1具體教學內容的改革，與時俱進
目前我校使用的“燃燒學”教材是StephenR.Turns主編的“燃燒學導論”，涉及固體、氣體、液體等方面的燃燒理論和特征，而我校能源與動力工程專業主要偏向于汽車動力方面，以內燃機的燃燒及節能減排為主，因此在教學過（下轉第117頁）（上接第64頁）程中，我們在教學中擴展了各章教學內容。例如，在燃燒反應機理介紹中增加了一些車用內燃機中的主要燃料如汽油、柴油、生物柴油、乙醇、丁醇等燃燒的化學反應機理、影響因素等。隨著先進的燃燒模式和模型的出現，我們增加了內燃機中新的燃燒模型的講解和分析，并分析了這些技術相應的理論支撐，如預混合壓燃（PCCI）、均質充量壓燃（HCCI）、燃油反應活性亞燃（RCCI）等。
3.2拓寬知識面，與課程內容緊密結合
由于“燃燒學”涉及的知識面廣，在教學過程中需要將知識面拓寬，并與課程內容緊密結合。如在將燃燒過程中氣流狀況時，應該給學生適當補充和拓寬流體力學中層流、湍流等知識。在講燃燒效率、排放污染物等內容時，應結合目前能源狀況、國家節能減排主題、十三五規劃、中國制造2025等，讓學生體會到該方面的重要性和必要性。
3.3注重踐與試驗
教學實踐可以有效地提高學生對于課程的理解能力和工程意識，并有效培養和提高創新能力?！叭紵龑W”在教學過程中，應該注重實踐與試驗。主要體現在三個方面：一是通過計算機輔助教學，利用先進的CFD及燃燒計算分析軟件（如Fluent、AVL Fire、 Star CD、Converge、KIVA、Chemkin等）進行燃燒的模擬和分析，讓學生能比較直觀的去理解和體會課程中所學的知識。二是進行相關的試驗，我校雖然沒有燃燒器、定容燃燒彈等基礎的燃燒學試驗設備，但是可以有效的利用學校的AVL發動機測試臺架，讓學生參與柴油機、汽油機運轉時燃燒的測試和分析，讓學生在內燃機燃燒試驗中更加直觀的理解和掌握各因素對燃燒和排放的影響情況。三是帶領學生去參觀和燃燒密切相關的企業，如發電廠、化工廠、汽車發動機廠等，讓學生真切體會到“燃燒學”在生產實踐中的應用情況。
3.4教學與科研相結合
授課老師可以根據自己的研究方向，將科研成果與“燃燒學”教學有效地結合起來，讓學生在學習過程中把所學的理論知識和生產、科研實踐相結合起來，不但可以有效的培養學生的學習興趣，提高學生的能力，同時為學生后期在碩士、博士生研究生階段的學習和研究打下一定的基礎，滿足后續科研的需求。同時鼓勵興趣濃、能力強的學生參與到授課老師的科研當中。
4結論
作為能源與動力類專業一門重要的專業基礎課程，“燃燒學”扮演著重要角色。從理論性、涉及面、內容和工程性等方面對“燃燒學”課程的特點進行了分析，并指出“燃燒學”課程教學過程中存在的教學手段不夠豐富、教學內容更新不及時、理論結合實際針對性不強等問題，并提出了“燃燒學”課程在教學內容方面的改革與創新措施和方法。
參考文獻
[1] 郭名女，楊仲卿. 淺談青年教師如何上好熱能動力專業課“燃燒學”[J]. 科教導刊（上旬刊），2014，（04）：100-101.
[2] 段鋒，張西和，許詩雙. 燃燒學課程教學改革的探討[J]. 安徽工業大學學報（社會科學版），2012，（05）：120-122.
流體力學在消防中的應用范文3
[關鍵詞]消防電源消防電路電路安全
中圖分類號:X9文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1110034-01
目前居民住宅已由實用型轉向小康型,人民生活水平不斷提高,大功率電器也逐步普及,但由于在電氣線路設計過程中忽略了安全問題,致使電氣火災時有發生,給居民帶來了極大的損失。根據2008年火災數據統計。住宅電氣火災占全區電氣火災總數的60%,而且在住宅火災起因中居于第一位。電氣線路的主要用途是用來輸送電能,其特點是線路長、分支多,應用范圍廣,易于接觸可燃物,一般故障較為隱蔽,難以發現。往往由于短路、過負荷、接觸電阻過大等原因。產生電火花、電弧或引起電線、電纜過熱,從而造成火災。近年來隨著我國住宅建設和電力事業的飛速發展,住宅電氣火災的數量也在迅速上升。
一、消防電路設計的載流里取值偏大
我國電氣設計中線路載流量和負載電流量值的選用往往失當而偏于不安全,為此常導致線路過載。國際上權威性的線路載流量數值是IEC364-5-523標準,但我國還沒有線路載流量的國家標準,一般電氣設計規范中線路載流量數值偏大,因此選用的線路截面與實用情況相比往往過小,留下線路過載的隱患。例如,在墻上明敷單相線路,采用常用的2.5rnm2銅芯塑料絕緣電線配電,按IEG364-5-523標準,此四路的載流量應為26A,而按我國的設計資料,這一回路的載流量卻為32A,高出25%沒有正確的線路載流量數據,則很難保證線路不發生過載的危險。
二、線路負荷估算偏小
我國長期存在線路負荷估算偏小而導致線路過載短路起火的問題,這一問題尚未得到充分認識。住宅用電的特點之一是負荷難以估算,隨著生活水平的迅速提高,我國住宅用電還將持續增長。根據國外經驗,必須對住宅用電增大給予充分的估計,留有足夠發展余量,否則將給電氣消防安全留下無窮后患。
三、缺乏專門的電路設計規范
國際上電氣安全技術不斷完善和提高,而一些行之有效的電氣安全基本要求在我國新建和改建線路規定中卻未見到,設計與施工只能參考電力設計規范和防火手冊中的有關規定執行,內容零散,不易操作。這些都將會在我國新住宅線路和舊住宅改造線路中留一些不安全因素。
四、電路設計存在的問題
隨著用電水平不斷提高,為用電方便,避免亂拉臨時線或亂接抽座板,住宅內電源插座的設置數量不斷增多,電源插座成了影響用電安全的主要因素。據北京市對住宅插座使用情況的一項調查,居民普遍反映住宅設計的固定插座數最偏少,長期使用插座板的人占85.5%。插座板影響居室美觀,給日常生活帶來了很多不便,而且由于居民缺乏電氣安全知識,多用雙芯單層絕緣線來接抽座板,這種電線沒有護套,易因擠壓損傷而破壞絕緣。又因不注愈加接PE線,使所接家用電器不能接地,而且市場銷售的插座板多為不合格產品。據國家技術監督局公布對插頭插座的抽查結果顯示:有近四成產品不合格,其接觸壓力和接觸面積均不足,負荷電流稍大插座板即因接觸不良而產生異常高溫。因此,住宅內亂拉電線常引起電氣火災事故。線路分支回路過少回路過少致使每個回路所帶的負荷增大,實際上等于減小了線路截面,其結果會造成線路溫度升高,當溫度超過導線的耐熱溫度時導線的壽命就會急劇縮短。根據經驗數字,PVC絕緣工作溫度每超過耐熱溫度8℃,其使用壽命約減少一半。舊住宅改建的電氣線路往往不是由專業人員設計的,施工隊伍更不規范,一些用戶為了舒適、安全、實用而進行的二次電氣裝修相反比第一次更不安全,隱患更多。如,現在次裝修中的布線是穿PVC管,走地板下。裝地板時往往不小心破壞PVC管的保護作用,致使電線短路的現象較普遍。我國頒布了有關建筑室內電氣線路必須安裝漏電保護裝置的強制性規定的,但住宅樓許多都未裝設漏電保護裝置,有些甚至沒有布設專用地線(E)或保護零線(PE),即使有也是虛設的或者不符合規范,特別是在中、小城鎮、這類問題相當普遍?？墒沁@些數量眾多的舊的住宅核門前仍在使用。舊樓房的電氣線躋容量小,線路老化嚴熏,部分地區的住宅中仍然使用鋁導線,許多建筑電氣設計都不符合現行的安全技術規范和標準,存在著許多用電安全隱患,如火災、觸電及損壞用電設備等,已遠不能適應當前社會發展的需要,這些住宅樓電氣線路安全性問題日益突出。
五、消防泵故障電路
我國《火災自動報警系統設計規范》規定,消防控制設備應具有顯示消防水泵工作、故障狀態的功能。為了顯示各消防泵的開、停工作狀態,通常的做法是將各消防泵交流接觸器的輔助觸點作為工作狀態(開或停)信息輸出(輔助常開觸點閉合為開泵,斷開為停泵)?？紤]到消防泵故障,可能是機械方面的,也可能是電氣方面的;目前,國內外尚沒有能給出各種故障信息的傳感器;因此,準確給出水泵故障信息的技術,目前尚不能解決。從流體力學來說,消防水泵故障當消防水壓不足,用PLC輪流切換各臺主消防泵進行查找。應當指出,如果消防泵故障多于一臺或消防水壓不足是由于實際用水流量人于設計值引起,則用上述方法也查找不出有故障的水泵。實用上,通常把某此水泵動力供應電路上空開跳閘作為消防泵故障的信息。空開跳閘信息可由空開上的輔助觸點方便地給出。
六、火災事故時切除非消防電源的措施
在火災情況下,為防止可能發生的線路短路故障,防止由電氣線路造成火勢蔓延擴大,以及消防員撲救之前應切斷起火部位的非消防用電。但如何正確實施,還有一些問題值得研究探討。
(一)按防火分區切除非消防電源。很明顯,火災時需要切除的,僅僅是“起火部位”的非消防用電,所以切除非消防用電應按防火分區實施分區控制,盡可能地縮小強切電源的范圍,盡可能地減少因強切電源造成的意外損失。工程中曾見過不少強切非消防電源不進行分區設計,如二十幾層的高層住宅,當發生火災時若毫無區別和毫無選擇地一次切除電源,造成全樓人為斷電。為防止上述情況的發生,火災時切除非消防用電應按防火分區實施分區控制,對高層住宅宜按樓層分組,以二十四住宅為例,筆者認為每3-4層為一組為好。
(二)組合電源。即由以上任意兩種或兩種以上電源的組合的供電方式,由于上述幾種電源的結構、可靠程度都不同,對系統的要求和應用范圍也不同。所以在實際當中選擇某一種應急照明電源有時是很難滿足要求的,這時就有必要選擇兩種或兩種以上的應急照明電源。當應急照明電源是取自電網的獨立電源時,要求由外部引用兩路、獨立電源供電,確保一路故障時,另一路仍繼續工作。應急照明配電系統自成體系,保證在火災情況下,切除非消防負荷后,系統仍可供電。此種方式供電容量和供電時間不受限制,轉換時間容易滿足要求。
參考文獻:
流體力學在消防中的應用范文4
關鍵詞 消防指揮人才；物理實驗；消防學
中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：B 文章編號：1671-489X（2013）03-0146-03
Fire Command Talents Should Give Fully Play to Function of Physics Experiment//Dong Xueying
Abstract“Can you fight， Understand management” is the two most fundamental and important core competence for the gross-roots commander. And the physics experiment in the teaching has inspection theory knowledge， train the students’ practical ability， cultivating ability， can stimulate innovation thinking， cultivate scientific spirit function. Therefore， the author from physics experiment can strengthen fire commander theory knowledge learning， can strengthen fire commander combat ability training， can strengthen fire commander command ability raise three aspects the physics experiment function and training target organic combine， this helps to ensure that the school develop Fight can ace in the hole， Tube can scientific and effective qualified fire command personnel.
Key words fire command talents； physics experiment； fire science
消防學是一門邊緣性學科，消防工作主要包括火災預防、防火管理、滅火救援三方面。隨著社會的發展，消防工作的范圍已經擴展到一切應急救援和社會救助工作。作為為全國消防部隊培養基層指揮人員的專業院校，昆明消防指揮學校教育培養的成效將關乎國家和人民生命及財產的安全和社會的發展能否得到保障。多年來，學校在為全國消防部隊培養輸送指揮人員的發展歷程中不斷推進教學改革和提升教學質量，努力使培養的學員都是優秀的指揮人才。成為一名合格的基層指揮員最基本也是最核心的能力就是“能戰斗，懂管理”兩方面。而“加深學生對有關物理知識的理解，培養學生正確的科學實驗習慣，提高學生的動手能力、觀察分析能力和創新能力”和“加強基礎、重視應用、開拓思維、培養能力、提高素質”正是大學物理實驗的指導思想和實驗目的。所以，在學校教學中就應當充分發揮物理實驗的功能來培養學員的管理、戰斗能力。
1 消防指揮人員應具備的素質
消防基層指揮員就是在消防戰斗中直接帶領部隊作戰的基層干部，結合消防部隊的編制結構，消防基層管理干部最基本也是最核心的能力就是“能戰斗，懂管理”。
1.1 能戰斗
能戰斗就是能保證戰斗的勝利。要打贏每一場戰斗，指揮員必須要具備3項條件。
1）要有豐富的理論知識，這是前提條件。在校學習期間，各種火災撲救、?；诽幹谩⒆匀粸暮獙Φ确矫娴睦碚撝R都是重要的必修的專業知識。
2）要有較強的動手操作能力，這是必備條件。理論知識學得好，關鍵還要能把理論知識科學地應用于實戰，能把各種事故的理論處置方法在戰斗中高效、合理地使用出來才是至關重要的，這就需要具有較強的操作動手能力。
3）要有創新突破的思維，這是應備條件?，F在的災害事故越來越呈現出復雜多變性，這就需要指揮員在指揮處置事故過程中要有靈活多變的方法和突破創新的思維，在面對各種事故時，要能時時根據戰情需要做出戰術方法的調整跟進，及時提出新的解決辦法，要確保“損失最小化、安全最大化”的戰斗原則。
1.2 懂管理
一名合格的指揮員也是一個合格管理者，事故現場必須要有有效的管理才能有序地開展戰斗。
1）對戰情的管理。指揮員在戰場上必須時刻控制住戰斗的發展情況，并且根據學員能迅速地做出合理的調整，才能及時控制住災害蔓延。
2）對人員的管理，包括戰斗員和其他現場人員的管理，既要保證所有人員的安全，又要使戰斗人員有效戰斗，其余人員迅速撤離現場并轉移到安全地帶。
3）對現場、周邊環境及秩序的管理。指揮人員應根據現場的實際需要，果斷地做出現場的安排布控，這是《消防法》賦予現場指揮員的神圣權利。
2 物理實驗的功能
從一名合格消防指揮員所需要的兩方面能力來看，教學中就要有針對性地開展教學，要保證在理論知識傳授好的同時更兼顧學生動手能力和創新能力的培養，而在教學中培養動手能力的最佳方法就是實驗，即要充分發揮物理實驗的功能。
2.1 檢驗理論知識
實驗物理和理論物理是物理學的兩大分支，實驗事實是檢驗物理模型、確立物理規律的終審裁判。理論物理與實驗物理相輔相成，互相促進，恰如鳥之雙翼、人之雙足，缺一不可。物理學正是靠著實驗物理和理論物理的相互配合激勵、探索前進，而不斷向前發展的。
2.2 培養動手能力
學習好和能力強是兩個層面的問題，尤其是動手操作能力。學習好可能是理論知識學得好，但是在面對具體事件的處置時，不一定能處理好。社會實際需要的是會做事、能做事、能做好事的人，具備把書本上的理論知識應用于實際工作的操作能力。而在學校里最能培養操作能力的方法就是實驗，通過實驗可讓學生親自動手去準備、組織實施，最后完成實驗。學習任何知識的最佳途徑是由自己去發現，因為這種發現理解最深，也最容易掌握其中的規律、性質和聯系?，F在教學論也強調“要讓學生動手做科學，而不是用耳朵聽科學”。
2.3 培養觀摩能力
所謂觀摩能力就是觀察并模仿的能力。觀察是有目的、有計劃的一種探究知覺，是知覺的最高形式，實驗教學是培養學生觀察能力的最重要途徑。觀摩能力的強弱，其實很大程度上能決定一個人的理解能力和動手能力。實驗課中，通常是教師先演示，然后學生再做，教師的演示就是為了讓學生觀摩，在觀察過程中要看準教師的操作程序，關鍵點、要點、難點在哪里？最終的結果如何？只有在觀摩過程中找到并發現方法、規律，然后總結，自己做起來才得心應手。
2.4 激發創新思維
古希臘散文家普羅塔戈說：“頭腦不是一個要被填滿的容器，而是一把要被點燃的火把?！苯處熞艚o學生創造的空間，使他們的智慧火把點燃發光，在實踐活動課與實驗中，鼓勵學生在求異中勇于創新，這樣既有利于學生的思維多樣性，又有利于激發學生勇于創新的熱情。充分利用物理實驗來幫助學生加深對知識的理解，提高學生探索問題和解決問題的能力，激發學生的創新思維。
2.5 培養科學精神
科學精神是指世界觀的科學性質，是科學在其歷史發展中形成的思維方式、價值取向、行為規范和傳統的總和，體現著科學作為社會現象的文化內涵，是科學實現其社會文化職能的重要形式。對科學精神應加以正確的理解：一是探索精神，對未知事物的好奇心；二是懷疑精神，就是不要輕信，不寬容；三是實證精神，就是不能靠主觀來判斷，能夠重復性，能夠被別人獨立驗證，能夠做概率統計；四是理性精神，要有嚴密的邏輯，抱著懷疑的態度，以證據為基礎，通過理性的思維進行判斷。實驗本身就是檢驗真理的標準，在實驗中只有堅持科學的精神正確地完成實驗，通過實驗的結論來檢驗理論的可靠性，才能反映出事物發展的客觀必然性。
3 物理實驗教學與消防指揮員的培養有機結合
物理實驗是物理學的一個分支學科，消防指揮專業屬于一門新興的邊緣性學科，從表面看，兩個學科似乎關系不大，但是從一名合格消防指揮人員的素質構造和物理實驗的功能上來看，兩者之間有著必然的聯系：物理實驗是一門培養操作能力的基礎學科，消防指揮員正是需要將學到的理論知識轉化為實際戰斗能力的操作者。如果能在物理實驗中把學生的動手操作能力培養好了，使兩者能有機結合，則物理實驗功能就能很好地為消防指揮專業服務。
3.1 物理實驗可加強消防指揮員理論知識的學習
物理學作為一門非常重要的基礎性學科，它的發展已經深入其他多個領域，基本涵蓋了消防學所涉及知識的學科范圍，在后續的專業課學習中，很多課程都直接或者間接應用到物理學知識，如物理學中的流體力學內容直接應用到消防供水課程中，振動和波動應用到消防通訊中，電學知識應用到電氣防火中，力學部分應用到戰術、裝備等。而在這些內容的學習中，物理實驗又是必不可少的課程，必須通過物理實驗的支撐和鞏固，才能完成理論知識的學習。因此說，駕起物理學這駕馬車需要理論物理和實驗物理這兩個輪子同時、穩步地前行，才能保證專業知識的學習。
3.2 物理實驗可加強消防指揮員作戰能力的培養
在物理實驗中，需要學生自己去動手準備器材設備，然后把這些器材設備正確操作使用，按照實驗的操作順序一步一步完成這個實驗，最終得到實驗結論，寫出實驗報告。這就類似一場戰斗的過程：有準備、有組織、有條理地去打這場戰斗，直到最終取得戰斗的勝利，最后進行戰評、總結經驗。通過大量有針對性的實驗，不斷培養起學生的這種能力，然后逐漸與后續的業務訓練課很好地融會貫通，這無疑就加強了學生作戰能力的培養。
3.3 物理實驗可加強消防指揮員指揮能力的培養
指揮能力其實就是一種臨場應變能力和管理能力的集中體現。臨場應變能力的培養就是一種創造性思維的培養，物理實驗的目的恰恰就是要“培養學生的創新能力”。物理實驗就是一門操作性、創造性很強的課程，在實驗中要大膽創新、鼓勵創新，要大膽嘗試不同的方法，多采用一些新奇的方法，只要最終能得到實驗結果，這些方法就是創新的辦法。教學中就是要通過這樣的方法來培養鍛煉學生在實際操作中的創造性思維。培養管理能力就是要加強管理者具有正確的判斷能力、組織能力和客觀、理性、實事求是的精神態度。物理實驗是靈活的，但又是嚴謹的，在做物理實驗時一定要嚴謹地把握好每一個環節，否則會產生“失之毫厘、謬以千里”的結論。所以實驗培養出實驗者一種理性但又發散的思維、嚴謹但又求實的作風、堅持真理但又敢于懷疑的精神，這就是通過物理實驗來培養出一個合格管理者的方法。
4 結語
物理實驗和消防指揮是兩個不同性質的學科專業，物理實驗也不能直接應用于搶險救援和社會救助，但是可以通過這樣一種方式，把學生在物理實驗過程中總結出來的方法、思想、精神應用到學習中和實戰中，使學校培養出來的學生是有“打能出奇制勝、管能科學有效”能力的合格指揮人才，保證學校教育的成功性。
參考資料
流體力學在消防中的應用范文5
關鍵詞 性能化設計；火災模擬、FDTS；CFAST、FDS
中圖分類號TM6 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）88-0041-03
1 防火性能化設計
建筑防火“性能化”設計是對“處方式”防火設計的改進?！疤幏绞健狈阑鹪O計方法根據建筑物的使用類型、層數、平面布置、高度、面積等情況，對照有關設計規范的條文中給定的消防設施的設置要求及設計參數和指標進行設計。隨著大型建筑復雜化、多功能化，以及新材料、新技術和新的建筑結構形式涌現，傳統的“處方式”防火設計有很大的局限性。針對此缺陷改進的“性能化”防火設計運用消防安全工程學的原理和方法，根據總體目標確定整個防火系統應達到的性能目標，并針對各類建筑物的實際狀態，應用所有可能方法對建筑的火災危險和將導致的后果進行定性、定量地預測和評估，以期達到最佳的防火設計方案和最好的防火保護。防火性能化設計方法廣泛地應用于民用建筑，如超高層建筑、大型商場、地下建筑、大型娛樂游藝場所等。
國外許多公司、科研院所等機構將防火性能化設計方法應用到核電廠建筑廠房的防火設計中，編寫火災模擬軟件對核電廠放進行定量化消防設計，如法國電力公司EDF編寫火災模擬軟件MAGIC，美國國家標注技術研究所（NIST）開發火災模擬軟件CFAST，美國核管會（NUREG）編寫火災定量化分析工具FDTs等，而且頒布多項有關防火性能化設計的文件，如NFPA-805，NFPA-806，NUREG-1805，NUREG-1824，NUREG-1934，NUREG-6850等。
2002年，美國消防協會頒布《NFPA-805》，首次將性能化防火標準應用到輕水堆核電廠的消防中。2004年，美國消防協會在聯邦法規《10 CFR 50.48》中允許美國核電廠運營商自愿使用《NFPA-805》中的消防要求作為已有確定性消防需求的另一個選擇。
美國消防協會頒布了性能化消防國家標準《NFPA-806》，針對改進型第二代核電站的建設和運行所有階段，該標準規定了風險已知/性能化防火改進過程的最低需求。該標準定義核電廠消防相關術語，縱深防御的基本需求（如性能化目標和準則），以及分析方法（火災模擬定量化分析）等。
美國核管會開發一種簡單的、定量地火災危害分析工具（FDTs），文件《NUREG-1805》給出此工具的使用說明，用于評估可信火災場景的可能性。這些評估的目的之一是判斷潛在火災是否會對核電廠內安全停堆構件造成嚴重損壞。該工具已經制作成Microsoft Excel?表格以便使用，它基于火災動力學原理，包括簡單的經驗關系式以及詳細的數學方程式，多種物質的火災特性數據表也整合在此表格中。
計算機計算量大、速度快，目前已經開發出多款火災模擬軟件，為對這些軟件進行檢驗和驗證，美國核管會組織研究人員進行大量實驗測試，并將測試結果匯編成冊，《NUREG-1824》。此份報告選取5種火災模擬軟件工具作為研究對象，采用統一的方法開展檢驗和驗證研究，調查這些軟件在引用到核電廠消防中遇到的問題，并將模型相對于實際試驗的預測能力定量化。
隨著核電廠消防性能化設計方法的發展以及火災模擬計算機技術的提高，對核電廠進行消防性能化分析的水平不斷提高，為加強對性能化設計中火災建模的指導，美國核管會頒布《NUREG-1934》。該份文件指導核電廠建筑火災建模，分析目前常用的火災定量化分析建模工具，對各類型工具的基本原理進行闡述，并分析其優缺點。此指導文件給出一些典型火災場景的分析注意事項和火災建模軟件的選擇。
《NUREG-1934》中火災建模過程分為6個步驟：1）定義火災建模目標；2）描述火災情景；3）選擇火災模型；4）計算火災造成后果；5）開展敏感性和不確定性分析；6）記錄分析。
火災概率安全分析是當前定量化分析的重要方法，美國電力研究所EPRI和美國核管會NRC開展火災概率安全分析研究并頒布《NUREG/CR-6850》。此文件指出火災概率安全分析需要4個關鍵領域的人員參與：1）火災分析；2）基本PRA和反應堆系統分析；3）人員可靠性分析；4）電氣分析。該文件總結了最新的火災概率安全分析方法，為火災概率安全分析的相關人員提供技術支持。
3 火災模擬軟件
目前，常用的火災模擬軟件分為3類：1）代數模型；2）區域模型；3）場模型。
1）代數模型
軟件：FDTs及FIVE-Rev 1。
代數模型是孤立的關系式，可以從參考文獻中找到，或是從經驗數據中總結出的方程，能夠對整體著火場景進行概況的簡單處理。這些關系式通常是一階微分方程，能夠計算熱氣層溫度、火焰熱通量、煙氣產生速度、熱氣層高度、探測器激活時間等。
優勢：簡單易用；輸入少；計算快；可進行多參數敏感性研究。
劣勢：應用范圍有限；現象處理與外界隔離；一般應用僅適用于簡單定義的臨時火災。
2）區域模型
軟件：CFAST及MAGIC。
區域模型是將每個矩形空間分層，不同的軟件將空間分為不同的層數，如CFAST將矩形空間分為上下2層。區域模型假設每一層是充分混合的，同一層內的所有火災環境參數（例如溫度、煙氣濃度等）在同一層內是完全相同的。上、下兩層之間的邊界不是固定的，會在火災模擬過程中上下移動。區域模型相對于代數模型而言，可以更好地模擬空間構造，輸入輸出數據比代數模型復雜，但比場模型少、計算迅速。
優勢：簡單易用；聯系熱氣層與本地影響；計算快；可進行多參數敏感性分析。
劣勢：偏離矩形空間越大時錯誤越大；大的水平通道處理不好。
3）場模型
軟件：FDS。
場模型使用計算流體力學的方法確定某位置處的火場景各個參數，場模型將空間劃分為多個三維網格，因此可以模擬較復雜空間的火災場景。場模型基于一系列的常微分方程和狀態方程，對網格邊界處的參數計算，因此網格劃分的粗細決定計算結果的準確性，相連的空間可以劃分為粗細不同的網格，可以更有效率地關注重點研究內容并節省計算時間。
優勢：可模擬復雜幾何形狀和復雜孔洞空間的火災情景。
工作時間有限或者空間形狀簡單時，可以優先選擇區域模型軟件，若有充足的計算時間或者空間形狀復雜時，可以優先選擇場模型軟件。
不同類型的軟件各有優缺點，可以相互結合使用提高效率。例如有條件時，可以同時使用區域模型和場模型對火災場景進行模擬，比較兩種模型軟件的模擬結果，從而更有助于做出消防決策。
NUREG-1824總結各模型可以計算的火災模擬參數，如表3所示，此表格有助于根據研究目的和研究的參數選擇合適的軟件。
4 火災模擬軟件驗證和有效性分析
火災模擬軟件的驗證和有效性分析是保證模擬正確性、適用性的重要步驟。驗證就是確定模型是否正確表達出開發者的理論描述（例如，模型是否正確地建立），而有效性則是確定所建造的模型是否正確地展示現實世界，是否可以產生所關注的現象（例如，是否建立的正確模型）。驗證是確保建立模型微觀上的每一個步驟都正確，而有效性則是確保所建立模型宏觀上能反映現實世界。
NFPA-805要求必須對軟件進行驗證和有效性分析，只有權威管理機構接受的火災模型才可以應用到火災模擬計算中。NUREG 1934測試6個不同系列共26個全尺寸火災試驗，對模型預測核電廠可能發生火災場景13個參數的能力進行驗證，得出每種模擬軟件模擬每個參數的偏移誤差和標準方差，如果所研究對象的各參數在這13個參數內，則不必再進行驗證工作；如果部分參數在這13個參數內，則要進行額外的驗證和有效性工作；而如果所有參數不在這13個參數內，則驗證工作不能基于NUREG 1824的研究結果。
參考文獻
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[5]NIST SP 1041，CFAST-Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport，Technical Reference Guide，2008.
[6]NIST SP 1041，CFAST-Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport，User’s Guide，2008.
[7]NIST SP 1019-5，Fire Dynamics Simulator， Technical Reference Guide，2010.
流體力學在消防中的應用范文6
【關鍵詞】 大型冷庫 干濕兩用 消火栓系統 充水時間
冷庫的發展逐漸轉向大型化?；诶鋷斓慕Y構特點和材料特性，大型冷庫的消防安全問題，也成為人們日益關注的重點。冷庫建筑由于保溫隔熱需要，大多采用有機外保溫材料，并且建筑內部不設置排煙系統，此外，還存在制冷劑氨發生泄漏爆炸的危險。大型冷庫建筑的冷藏間占地面積及防火分區面積較大。大型冷庫冷藏間一般設置為高架倉庫的形式，火災荷載集中，具有更高的火災危險性。因此，針對大型冷庫的消防系統設計顯得很有必要。
1 大型冷庫火災特性分析
冷庫火災初期和蔓延過程中呈現出不同的特點，故掌握不同火災階段胡特點，則能確保相關人員開展大型冷庫消防安全的工作更有針對性。因此，本節主要從初期火災和火勢蔓延兩階段分析特大型冷庫火災特性。
1.1 大型冷庫初期火災特點
調研結果表明，大型冷庫初期火災特點如下：
（1）可燃物分布集中，種類多。調研發現，冷庫儲存的貨物的包裝，墻體和管道隔熱保溫層均為可燃或易燃材料，這必然增加了冷庫發生火災的可能性。（2）燃燒隱蔽，情況復雜，冷庫初期燃燒時，陰燃火焰在夾墻內隱蔽向上部或平行方向發展，外部不易發現。火勢加大后，各類電器系統、制冷劑和制冷機械會產生許多復雜的變化，常伴隨泄漏、爆炸等情況。（3）初期階段時間長。冷庫初期火災一般持續15min，而這段時間也是火災撲救的最佳時期，如果火災沒有及時發現并控制，一旦蔓延，后果十分嚴重。（4）起火點難以發現，起火原因復雜。冷庫冷藏間起火點一般也較隱蔽，可能在堆垛內，甚至是保溫夾層內；有不易發現的電氣原因、吸煙和違章操作等；從點燃到成災時間較長，導致燃燒成災時不能及時發現，這些都增加了發現起火點的難度。（5）低溫環境下，早期消防探測不能使用或探測不準。由于內部溫度低，傳統的火災探測器不適合安裝在其內部，會造成結霜或故障。若探測器安裝在冷庫外部，則不易及時準確地探測到火災發生的情況。
1.2 大型冷庫火災蔓延特性
（1）燃燒猛烈，蔓延迅速。大型冷庫跨度大，一旦起火，冷庫的隔熱保溫材料（如稻殼、軟木、聚苯乙烯和聚氨酯等）都是易燃物質，很容易造成火災迅速蔓延并且不容易控制。同時冷庫中的空心夾層形成了四壁貫通，通風條件好，縱橫兩向同時蔓延，形成立體火災。
（2）煙氣影響大。火災過程中的煙氣經過冷藏間，形成了低溫煙氣，而低溫煙氣比一般火災煙氣的減光性更強，進一步增加了撲救的困難。同時采用聚苯乙烯塑料作保溫材料的冷庫，發生火災后，立即釋放出大量的有刺激性毒氣。
（3）容易發生爆炸事故。冷庫內氨氣管道破裂出現氨氣泄漏后，會散發出大量氨氣，除對人員有毒害外，遇明火還可發生爆炸。此外，在未排空管道時，氨氣和氧氣可形成爆炸混合氣，遇作業明火也會發生爆炸。
2 大型冷庫火災危險因素辨識
2.1 冷庫工藝系統危險因素識別
冷庫作為一種專用建筑，對工藝和建筑材料都有特殊的要求。冷庫所用制冷劑，保溫材料，建筑材料和通風系統等都可能引發火災，且造成撲救困難。
在冷庫使用和管理中，國內外都十分重視防火的要求，我國規范上對冷間建筑材料的耐火等級和防火分區都進行了細化。而在低溫環境中，特別是周期性凍結和溶解的循環過程中，建筑結構極易遭到破壞，平頂上的制冷設備和管道坍塌，導致火災。
冷庫常用的保溫材料、管線外層包裹物肯儲物包裝等都為可燃物。如果在施工焊接或其他作業用火不慎，引發火災，保溫材料具有燃燒速度快，產物毒性大和煙霧危害嚴重等特點。
通風系統要求進入冷間新鮮空氣應先冷卻，因此外界空氣很難直接進入冷庫，當其內部著火時，通風困難，而在保溫夾層在起火時和外界四處聯通，通風環境良好，造成燃燒迅速蔓延。
2.2 冷庫可燃物辨識
冷庫中存在著大量的可燃物。其中液氨，聚苯乙烯泡沫芯材，油氈，軟木和硬質聚氨酯泡沫塑料（又稱聚氨酯硬泡）等為常見的物質。下面主要對這些物質的火災危險性進行定性分析。
我國80%的制冷系統中采用了液氨。氨蒸汽在空氣中的濃度達11%～14%時，具有可燃性。而當達到15.5%～27%的爆炸極限時，遇明火可發生嚴重的火災爆炸事故，造成嚴重后果。
聚苯乙烯泡沫芯材由于保溫效果良好而普遍用于房頂和隔層的保溫。其燃點在90～120℃，遇明火或受熱后極易發生燃燒，并發生大量有刺激性的毒氣，燃燒速度極快，且產生熔滴現象，使火勢擴大，不易撲救。
油氈紙燃點在130℃左右，在油氈紙上涂上薄薄的瀝青后，瀝青接觸氧的面積加大，在進行油氈的施工過程中能產生大量的可燃氣體，遇明火就會引起猛烈燃燒，其火源主要是貼近施工地點的燈泡、焊割的高溫熔渣、電線打火等。
軟木保溫好，但軟木在遇明火或受熱后易發生燃燒。軟木起火后，首先是陰燃，潛伏期可達10～15天，不易發現，期間軟木逐漸炭化，變的松散，接觸氧氣的面積隨之增大，最后由陰燃轉變為明火燃燒。
硬質聚氨酯泡沫塑料是一種有機高分子可燃材料，火災中燃燒是不可避免。而且在燃燒的初始階段煙氣也具有較大毒性。燃燒產物毒性大，發煙量大，燃點低。
2.3 其他危險因素辨識
除了上述客觀因素外，還有一些人為因素也給冷庫帶來潛在火災危險。本文認為，建筑設計不規范，不做任何防火措施；設備老化，消防器材不足；消防意識淡薄，人員素質不齊等都是造成冷庫起火的人為因素。例如，有些業主只圖眼前利益，不注意防火分區，選用保溫材料而又不做任何防護措施，消防設施有名無實。
3 大型冷庫干濕兩用消火栓系統的應用
3.1 冷庫消火栓系統選型
目前，國際上廣泛應用的NFPA系列標準中，以管道內是否充水為標準，將消火栓系統分為干式和濕式兩大類。其中干式消火栓系統最主要的特點是平時管道內無水，因此，該系統不存在凍結問題，也就不需要采取保溫措施，這在低溫環境（如我國北方地區）設置相當有利。同時，管道內無水，也可以適當減少分段閥門的設置，個別管道接口不夠嚴密，也不會因漏水而影響生產運營。基于對冷庫環境和干式消火栓系統特點的綜合考慮，在冷庫間設置干式消火栓系統較為合理。
3.2 大型冷庫干式消火栓系統工作原理及流程
可在冷間內設置消火栓，在穿堂設控制閥門。平時將連接消火栓的消防支管放空；火災時開啟快開閥，消防支管迅速充水滅火。這種消火栓為干濕兩用型，該系統的工作流程如圖1所示。
3.3 大型冷庫干式消火栓系統可行性研究
與濕式系統相比，干式系統也存在其缺點，如管道防腐要求較高，初期投入費用較高，當火災發生后需要一定的充水時間，快速啟、閉閥門要能實現遠程控制可靠性略低，排氣閥有可能堵塞，不能有效排除管道內的空氣。
雖然存在以上缺點，但是，對于大型冷庫而言，干式系統還是優于濕式系統。例如早期費用雖然較高，但是后期運行維護費用可以大大降低，而如果采用濕式系統，還需要采暖系統，通常采用電伴熱，其安裝費及運行費用很高。因此總體來講，干式系統更具有費用優勢。除此之外，還可以通過對該系統進行優化，解決系統自身存在的弊端，使其更好地服務于冷庫的消防安全。
4 大型冷庫干式消火栓系統優化
4.1 縮短充水時間
根據流體力學理論，管道中平均流速v按照下式確定：
v=Q/A 公式（1）
管道橫截面面積A：
A=（π×d2）/4 公式（2）
管道充水時間可以按照以下公式計算：
t=L/v 公式（3）
根據以上公式，公式（3）變成公式（4）：
t=（π×L×d2）/（4×Q） 公式（4）
以上公式中：v―管道平均流速（m/s）；
Q―管道流量（L/s）；
A―管道橫截面面積（m2）；
d―管道內徑（m）；
L―無水管道長度（m）；
t―管道充水時間（s）；
從上述公式中可以看出，干式消火栓系統的充水時間與管路長度、管徑、流量、流速等參數有關。因此，本文可以從以下幾個方面保證充水時間。
4.1.1 縮短無水管道長度
為了保證滅火要求，規范要求必須有兩股水柱同時到達任一點，所以合理的管道布線，既能節省管道敷設費用，又能降低系統工作運行費用。筆者認為可以從兩方面來縮短無水管道：（1）將快速啟閉閥設置在靠近冷間的位置；（2）消火栓供水管道成環布置。
4.1.2 降低無水管道管徑
單純地從公式（4）上看，充水時間與管徑的平方成正比，因此降低管徑可以大幅度減少充水時間。但管徑又是影響流速和壓損的重要因素。在滿足經濟流速的前提下，系統的供水能力可以得到保證時，可以適當降低管徑。當然具體是否需要降低管徑
4.1.3 提高管道流量
提高流量也可以降低充水時間，例如在火災環境下，開啟幾個甚至更多的消火栓。從而增加流量。當然這也會造成不必要的浪費。同時滅火后的廢水收集也是一個關鍵問題。
4.2 提高系統可靠性
基于干式消火栓系統自身特點，快速啟閉閥門一般需要遠程控制，在實現遠程控制過程中，不可避免地存在了一些信號（反饋信號和命令指令）的衰減問題。從而有可能造成系統的誤報。同時管道末端的排氣閥如果堵塞，造成管道內殘留空氣，系統開啟后，水不能及時充滿管道，影響系統的滅火效果。為了提高系統的可靠性，筆者建議增加快速啟閉閥的手動控制功能，再消防控制中心接收到火警信號并經核實無誤后，即可打開該閥，如果遠程控制失效，則也可人為開啟。同時，需要加強巡檢力度，定期檢修管道，保證系統的暢通，必要時也可進行系統的演練和試運行。
4.3 改良系統的運營方式
干式消火栓系統的目的主要是解決低溫管道凍結，漏水及由于保溫材料損壞而造成系統不能工作的問題。而濕式系統也有其自身的優點。因此進行干濕交替運營的方式，可集中兩種系統的優點，避開兩種系統的缺點。在環境條件許可（溫度在4℃～70℃之間）的情況下，開啟快速開啟閥，管道充水，轉為濕式系統。當溫度降到4℃以下時，關閉管道兩端的快速啟閉閥和最低點處的放空閥，將管道內的水放空，系統處于干式狀態。這種干式轉換系統不僅可以盡量減少管道為干式的時間，還能在交替運營中進行維護，確保系統的正常功能。
5 結語
本文主要對大型冷庫的火災特性進行定性研究，初步從冷庫工藝要求，可燃物種類與分布和人為因素等方面開展了火災危險因素的辨識工作。結合規范要求并考慮到冷庫的安全性，本文提出了在冷庫中設置干濕兩用消火栓系統。最后，從管道充水時間，系統運營和系統可靠性等方面，提出優化干濕兩用消火栓系統的方法。重點推導出管道充水時間的計算公式，合理地縮短了充水時間。
參考文獻：
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