水霧滅火的迷思

Note: Adapted from Water and Other Extinguishing Agents (p. 155), by Stefan Särdqvist, 2002, Karlstad, Sweden: Räddnings Verket. Copyright 2002 by Räddnings Verket

100%的水在熱煙層蒸發冷卻火氣的話，熱煙層的體積將會降到約為原來的80%；30%(70%接觸區劃牆壁、地板、天花板)的水在熱煙層蒸發冷卻火氣的話，熱煙層的體積將會保持與原來體積相同；有趣的是，小於30%的話，體積不降反升。

水在熱煙層(hot gas layer; upper layer)蒸發才是有效的。

計算原理(http://cfbt-us.com/wordpress/?tag=3d-firefighting)：基於此系統本身具有良好絕熱性(thermal adiabatic)來計算。

C_p,g=Specific heat capacity of fire gases/smoke (approximately the same as air, 33.2 J/mol K at 1000 K).

C_p,st=Specific heat capacity of steam (41.2 J/mol K at 1000 K)

C_p,w=Specific heat capacity of water (76.663 J/mol K at 215.15 K)

L_V,w=Latent heat of vaporization of water 40,680 J/mol

T_u=Temperature of the upper layer (K)

T_w=Temperature of water (K)

等式左邊為熱煙層氣體所減少的熱量；等式右邊的第一部分為水在熱煙層中蒸發(373.15K)所吸收的熱量；等式右邊最後一部分為水蒸發後達到平衡溫度所吸收的熱量。

再來將公式整理

 

運用理想氣體方程式

由於壓力變化相對地很小，我們將之與常數項去除

再將公式套入

將不變的比熱數值植入

最後用計算例來說明最上面的圖

例一：B=1.0(100%的水在熱煙層中氣化)，計算結果為體積減少27%

例二：B=0.33(33%的水在熱煙層中氣化)，計算結果為體積減少3%

             

例三：B=0(水皆在區劃牆壁或熱煙層表面以外氣化)。計算結果為體積增加109%

以例三來看，在火場中使用無效的射水不但對於熱煙層介面提升及冷卻無幫助，反而還會降低熱煙層高度，這對於消防員及受困火場的人都有極大的危害。