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竹炉汤沸火初红

已有 6973 次阅读 2009-9-30 00:06 |系统分类:科普集锦| 消防, 室内火灾, 火焰颜色, 逃生决策

竹炉汤沸火初红

 

寒夜煮茶报温暖

寒夜客来茶当酒,竹炉汤沸火初红。寻常一样窗前月,才有梅花便不同。   杜小山之《寒夜》

 “寒夜客来茶当酒,竹炉汤沸火初红。”这是描写在寒冷的夜里,主人点炉煮茶,以茶当酒待客的诗句。寒夜朔风,拥被难眠,突有故人到访,披衣而起,倒屐相迎。然厨下无余肴,柜中无陈酿,于是铲雪融水,发火煮茶。客主围着红红的火焰,每人手中一杯清香的热茶,边品茗边交谈。这是一种安贫乐道的境界,也是一种自我解嘲的说法。

按照竺可桢的物候学说法,在我国历史上,唐朝是温暖的时期,而宋朝是寒冷的时期。在严寒面前,北国的少数民族坐不住了,只好南下搞侵略。有几次都是踏冰过河,根本没有为造船而耽搁。在这种严寒面前,出门拜访客人是非常不容易的一件事,拜访贫穷的朋友更不容易,所以主人要马上起来烧茶迎客。人人都需要温暖,客人给主人带来精神上的温暖,主人不需要回报以身体上的温暖吗?于是,竹炉汤沸火初红。

所谓饮食境界,就是由环境、气氛和心境共同组成的心境和品味。和饮食的精粗无关,也和环境的舒适,杯盘交错的热情无关。作者用炉火的热情来对称寒夜的冷清,用梅花映月来衬托朋友带来的好心情。实在令人耳目一新、难以忘怀。古来以清贫题材作诗,大约这是上乘之作了。

作为消防工程师,笔者关注,为何发生这种现象?有没有火灾常识和道理?

 

竹炉汤沸看燃烧

自从能源危机发生以来,能源工作者研究了不少替代能源,生物能源是其中的一种。不过除非某些盛产木材而交通不便的林业地区,很少有人用竹子做燃料,何故?毛竹生长太快,含水量高,体积过于庞大(空心啊,造成运输不便),干燥过程需要额外的能量,这样造成毛竹作为燃料的能源密度非常低,因此开发毛竹作能源来产生二次能源是不经济的做法。使用竹子做燃料的炉膛有一个天生的缺陷是燃烧密度不高,其中有不少成分是吸热的水分,不但不放热,而且吸收热量,增加了烟气中的能量损失。

其次,我国农村的灶台,热惰性很大。通常人们在做饭的同时,也在烟道附近布置水罐来加热水(对于锅炉专业来说,叫做省煤器,利用烟气的余热来预热),用于晚间洗漱之用。所以燃烧生成的热量,一部分用来加热锅里的水(造成汤沸),一部分用来加热炉膛和水罐,最后的热气通过烟囱排放出去,达到维持燃烧的顺利进行(排气是必要条件)。所以,当锅内汤沸了,而炉膛才刚刚预热起来是完全有可能的。

只有当炉膛热起来了以后,改变了炉内的传热条件,炉壁的热量反射回来,到达燃料,增加了气体可燃成分的释放,造成更大的火势。所以,在刚点着不久,炉膛是暗的,因为冰冷的炉壁吸收辐射的热量,只有当炉壁升温以后,才会反馈回来,形成旺盛的燃烧局面,给人的感觉就是火初红了。

一般而言,辐射损失的能量占总能量的30%(即可见光部分), 还有70%的能量随着热气流而流动。后者是主要用来加热的部分。如果主人用来烧茶的热水不多,完全是有可能把水烧开而炉膛才刚刚热起来的,因为灶台和热水罐也吸收了不少本来就不多的热量。

 

室内火灾可类比

甲骨文中,灾字有三种来源,上水下火,代表天灾,如大雨造成洪水,陨石造成的山火等等。上盖下火,代表室内火灾,火在室内,容易失控,造成伤亡,第三个字是类似于“哉”,兵戈相向,代表兵灾(战争)。这三个字后来都并入灾了,而我们消防工作中的主要工作就是室内火灾,这是和炉膛点火燃烧过程非常相似的过程。

生活处处有火源,掏出打火机,点着一支烟,这是点火,但不是我们所关注的失火。我们关注的是火灾发生、发展到致命的过程,最重要的参数是时间,即到达致命状态的时间。从煮茶的过程,我们可以看出,火灾发展到失控的过程有几个重要的控制因素。

第一,            要有燃料的堆积。所谓燃料,就是除了自身需要,还有额外能量释放的材料。通常我们遇到的材料是光合作用的产品(如木材)和化学合成材料(主要从石油和煤炭中提取,后者也来源于史前的光合作用)。社会越发达,家中累积的可燃物越多,所以农业社会火灾发生概率低,这是物质不发达造成的,而不是大家的消防觉悟高。点火的概率是差不多的,成灾的概率取决于燃料的堆积。

第二,            要有能量蓄积。如果炉膛通风好,烟气迅速被烟道排走,炉膛加热就很慢。如果炉膛通风不好,能量排除不及时,就会造成能量的蓄积。蓄积的能量用来加热其他燃料,加速燃烧的进行。

第三,            火灾发展的速度,取决于热平衡。大量的能量被壁面吸收,这时候燃料完全靠自身的能量来维持燃烧,而没有外来的反馈,因此发展很慢。当周围的温度增加以后,外来的能量促进燃烧过程的进行。火初红,意味着到达轰燃状态,任何燃料都会很快就被点燃,因为此时的燃烧强度大,辐射密度高,这是最危险的状态,达到这种状态的火灾,没有防护设备的个人在现场是没有能力存活的。

第四,            室内火灾之所以危险,完全是因为封闭造成的能量反馈。野外燃烧的火灾,通常是线性稳定发展的,而室内火灾,时时刻刻存在着燃料燃烧加热炉壁,炉壁辐射加热燃料的正反馈循环,因此发展过程是迅速增加,所以我们要听到报警,立即行动(确认警报,开始逃生)。如果我们对火警存在侥幸心理,室内火灾发展的非线性过程会让所有的经历者大吃一惊,悔之晚矣。

 

麻雀虽小,五脏俱全。炉膛虽简单,过程很相似。一个“初”字,刻画了寒冷冬夜的温暖来之不易,也反映了室内火灾过程的时间性。只有深入理解室内火灾的发展过程,才能更好地理解火场规律,及时果断的采取逃生行动,对人对己都有好处。

 

火场逃生须及时

竹炉汤沸火初红,如果你把普通室内火灾的发展速度也当作寒夜中的竹炉来比较,那可就大错特错了,差别在于周围的换热环境有很大差别。我们周围的燃料,不是像竹子那样包含水分的,我们周围的环境,也不是如同炉膛那样,布满了传(散)热设备。为了维持舒适的环境,现代家庭中通常布满了危险的燃料,紧密布置的单元住房,导致火灾的能量无处可走,因此反馈回来,大大加强了火灾的蔓延速度。所以现代消防常识,都是主张听到火警,立即行动。逃生自救,利国利民。

寻常一样窗前月,才有梅花便不同。这个传热过程,就是令窗前月不同的梅花了。您看懂了么?火灾发生,无论如何,立即行动,逃生第一,我们周围的燃料,可比那竹子危险多了。有道是,现代燃料多危险,室内火灾快蔓延;火红未必须汤沸,火场逃生靠及时。



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