Zjawisko ciągu wstecznego – backdraft

• Autorzy: Porowski R. , Lesiak P. , Rudy W. , Strzyżewska M.

Warianty tytułu

EN

The backdraft phenomenon

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zjawisko ciągu wstecznego (ang. backdraft) jest zjawiskiem stosunkowo słabo poznanym i nadal badanym przez wiele ośrodków naukowych na świecie. Aby wystąpił backdraft, pożar musi mieć miejsce w pomieszczeniu słabo wentylowanym i być rozciągnięty w czasie. Zjawisko to zachodzi, gdy w powyższych warunkach pożar zużyje większość tlenu, przygaśnie i w pomieszczeniu zostanie utworzony otwór np. poprzez otwarcie drzwi czy wybicie okna. W otworze utworzą się dwa grawitacyjne strumienie o przeciwnych kierunkach ruchu. Pierwszy z nich – górny – to wypływający strumień gorących gazów pożarowych, drugi – dolny – to dopływający strumień świeżego powietrza. Gdy świeże powietrze dotrze do źródła zapłonu (najczęściej jest to początkowe miejsce pożaru), następuje zapłon i spalanie wytworzonej mieszaniny. Gwałtowność i długotrwałość procesu zależy od ilości wytworzonej mieszaniny w granicach palności i może jej towarzyszyć kula ognia. Pierwsza wzmianka o backdraft wraz z próbą wyjaśnienia zjawiska pojawiła się w 1914 r. Backdraft wyjaśniono jako „zapłon dymu lub sadzy”. Do lat 70. praktycznie nie było żadnych badań ukierunkowanych na wyjaśnienie tego zjawiska. Od lat 80. do chwili obecnej obserwowane jest wyraźne zainteresowanie badaniami eksperymentalnymi nad backdraft wraz z próbami określenia warunków granicznych do jego zaistnienia. Niewątpliwie przyczyniły się do tego pożary z backdraft, podczas których niestety zginęli strażacy. Badane są różne materiały palne: ciała stałe, ciecze i gazy. W zależności od badanego materiału minimalne warunki do backdraft zmieniają się od 2,5 do 10% udziału objętościowego paliwa w objętości. W ostatnim 15-leciu poza zainteresowaniem badaniami eksperymentalnymi obserwuje się wyraźny wzrost wykorzystania nowoczesnych narzędzi obliczeniowych do symulacji pożaru i backdraft. Ciągle doskonalone modele obliczeniowe wraz z coraz szybszymi komputerami są wstanie odtworzyć skutki backdraft na ekranie domowego komputera.

EN

Backdraft is not a very well known phenomenon and is still undergoing research by many science and research centres across the world. Backdraft takes place in poorly ventilated confinements and develops over an extended timescale. It occurs when the fire in a room has consumed most of the oxygen, partly burned itself out and a void is created within e.g. by opening a door or breaking a glass window. Two gravitational streams are created, each pulling in the opposite direction. The first, at the upper level, will consist of escaping hot gasses from the fire. The second, at lower level, will be incoming fresh air. When fresh air reaches the source of ignition (more often it is the starting point of the fire) the new mixture will ignite and burn. The ferocity and duration of the process depends on volume of the new mixture within the flammable range and it may be accompanied by a fireball. The first mention of backdraft, accompanied by an attempt to explain the phenomenon, appeared in 1914. Backdraft was explained as the “ignition of smoke and soot”. Until the 1970’s there was practically no research undertaken to explain this phenomenon. From the 1980’s until now one can see a clear interest in experimental research of backdraft, accompanied by tests to determine conditional parameters for it to occur. Undoubtedly, backdraft fires contributed to the deaths of fire fighters. Experimental studies were conducted on a range of flammable materials; solids, liquids and gasses. Depending on materials tested, minimal backdraft conditions vary from 2.5% to 10% of unburned fuel concentration by volume. During recent 15 years, apart from experimental research interest, one can detect a significant growth in the use of state of the art tools for backdraft fire simulation. Continuously improved sophisticated modelling programmes, accompanied by faster computers, are capable of reproducing consequences of backdraft on home computers.

Słowa kluczowe

PL

ciąg wsteczny; zagrożenie pożarowe; modelowanie pożaru

EN

backdraft; fire hazard; fire modelling

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 2
• Strony: 41--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il.

Twórcy

autor

Porowski R.

• Zespół Laboratoriów Procesów Spalania i Wybuchowości, Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Nadwiślańska 213, 05-420 Józefów k. Otwocka, Polska

autor

Lesiak P.

• Zespół Laboratoriów Procesów Spalania i Wybuchowości, Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Nadwiślańska 213, 05-420 Józefów k. Otwocka, Polska

autor

Rudy W.

• Instytut Techniki Cieplnej Wydział MEiL Politechniki Warszawskiej, ul. Nowowiejska 21/25, 00-665 Warszawa, Polska

autor

Strzyżewska M.

• Zespół Laboratoriów Procesów Spalania i Wybuchowości, Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Nadwiślańska 213, 05-420 Józefów k. Otwocka, Polska

Bibliografia

• 1. Gottuk D.T., Peatross M.J., Farley J.P., Williams F.W., The development and mitigation of backdraft: a real-scale shipboard study, ‘Fire Safety Journal’, 33, 2009.
• 2. Steward P., Dust and smoke explosions, ‘NFPA Quarterly’, 7, 1914.
• 3. Roblee C. L., Backdraft, Fire Chief, December 1977.
• 4. Pagni P. J., Shih T. M., Excess Pyrolyzates, 16^th Symposium on Combustion, The Combustion Institute, Pittsburgh, PA, 1976.
• 5. Anon, Fatal Mattress Store Fire at Chatham Dockyard, ‘Fire’, 67, 1975.
• 6. Croft W. M., Fires involving Explosions – a literature review, ‘Fire Safety Journal’, 3, 1980.
• 7. Russel D., Seven Fire Fighters Caught in Explosion, ‘Fire Engineering’, 1983.
• 8. Backdraft: A Horrible Reality that Kills or Maims in Seconds, Fire Fighting in Canada, April--May, 1980.
• 9. Bukowski R. W., Modelling Backdraft: the fire at 62 watts street, ‘National Fire Protection Association Journal’, 89, 1995.
• 10. Fleischmann C. M., Backdraft Phenomena, National Institute of Standards and Technology, Report no. NIST-GCR-94-646, 1994.
• 11. Weng W.G., Fan W.C., Critical condition of backdraft in compartment fires: a reduced-scale experimental study, ‘Journal od Loss Prevention in the Process Industries’, 16, 2003.
• 12. Chen A., Zhou L., Liu B., Chen W., Theoretical analysis and experimental study on critical conditions of backdraft, ‘Journal of Loss Prevention in the Process Industries’, 24, 201.
• 13. Horvat A., Sinai Y., Numerical simulation of backdraft phenomena, ‘Fire Safety Journal’, 42, 2007.
• 14. Horvat A., Sinai Y., Gojkovic D., Karlsson B., Numerical and experimental investigation of backdraft, ‘Combustion Science and Technology’, 180, 2008.
• 15. Gojkovic D., Initial backdraft experiments. Report 3121, Department of Fire Safety Engineering, Lund University, Sweden, 2000.
• 16. Pérez-Jiménez C., Guigay G.J., Horvat A., Sinai Y., Fransse J.-M., Influence of obstacles on the development of gravity current prior to backdraft, ‘Fire Technology’, 45, 2009.
• 17. Ferraris S.A., Wen J.X., Demble S., Large eddy simulation of the backdraft phenomenon, ‘Fire Safety Journal’, 43, 2008.
• 18. http://code.google.com/p/fds-smv/