[发明专利]一种钢结构注水防火保护方法

说明书

本发明公开了一种钢结构注水防火保护方法，该方法包括发生火灾时，钢结构本体外表面直接暴露在火焰使钢结构本体升温；钢结构本体将外表面受火灾加热将热量传导到钢结构本体的内表面；钢结构本体内表面空腔通过对流换热将热量传递给注水管内的冷却水，并对注水管中冷却水中参数进行测试；通过最小二乘法对注水管内流动的冷却水的测试数据进行分析和处理，得出注水管内换热准则关系式和范宁摩擦系数准则关系式；通过关系式的建立，从而判断出钢结构本体在火灾发生时需要注水管内冷却水对钢结构本体进行保护的最小驱动力和最小水流量。通过上述方案，本发明达到了对钢结构防火保护的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

技术领域

本发明属于消防技术领域，具体地讲，是涉及一种钢结构注水防火保护方法。

背景技术

现有建筑的修建大都采用钢结构，其中，钢结构的建筑物具有很好的抗震能力，这也是钢结构建筑物得以快速发展的原因。但是由于传统的防火保护方式是将防火涂料等包裹在钢结构外部，而由于防火涂料随着时间的推移老化发生松弛或者掉落的情况，因此当火灾发生时，出现老化的防火涂料并不能对钢结构进行有效的保护，随着火灾发生室内温度越来越高，火苗灼烧钢结构表面，使得钢结构由于温度过高发生失稳导致形变，从而造成钢结构塌陷等情况发生。这对钢结构的建筑物来说是致命的伤害，因此如何测量钢结构建筑物在发生火灾时相关参数的变化是对钢结构建筑进行防火保护必不可少的，同时也是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术中的上述不足，本发明提供一种钢结构注水防火保护方法，通过对钢结构本体和注水管内流动的冷却水相关参数的测量分析，从而得出对钢结构本体在火灾发生时的防火效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种钢结构注水防火保护方法，所述钢结构注水防火装置包括钢结构本体，安装在钢结构本体内并通过冷却水对钢结构本体进行降温的注水管，贯穿钢结构本体设置且与注水管两端分别连通的进水管和出水管，贯穿钢结构本体设置且与注水管连通并用于排出注水管中气体的排气管，安装在进水管上的进水端压力表，安装在出水管上的出水端压力表，以及安装在出水管上且用于测量从注水管中流出的冷却水温度的热偶计；

所述实现方法包括如下步骤：

(S1)发生火灾时，钢结构本体外表面直接暴露在火焰或高温烟气中，通过热辐射、对流换热使钢结构本体升温；

(S2)钢结构本体将外表面受火灾加热得到的热量通过热传导方式传导到钢结构本体的内表面；

(S3)钢结构本体内表面空腔通过对流换热将热量传递给注水管内的冷却水，并对注水管中参数包括冷却水中水温差、水流量、钢结构本体壁面温度、注水管两端水压差进行测试；

(S4)通过最小二乘法对注水管内流动的冷却水的测试数据进行分析和处理，从而得出注水管内换热准则关系式和范宁摩擦系数的准则关系式；

(S5)通过换热准则关系式和范宁摩擦系数的准则关系式的建立，从而判断出钢结构本体在火灾发生时需要注水管内冷却水对钢结构本体进行保护的最小驱动力和最小水流量。

进一步地，所述步骤(S3)中对对注水管中冷却水中水温差、水流量、钢结构本体壁面温度、注水管两端的水压差进行测试实际是为了测得雷诺数Re、换热系数α、努谢尔特数Nu和范宁摩擦系数Cf。

进一步地，所述雷诺数Re的计算公式为：

Re＝u_mD_i/ν

u_m＝4g/ρπD_i²