物質移動が木質部材の火災後の燃え止まり現象へ及ぼす影響に関する研究

传质对木质构件火后燃烧现象的影响研究

• 批准号: 22KJ1844
• 负责人: 孫 安陽
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1844/
• 关键词: 木質構造部材; 燃え止まり; 耐火; 熱物質移動; 数値解析; カラマツ; 熱伝導率; 平衡含水率

今年度は、主に以下の研究を行った。1.加熱を受ける木質部材の火災全過程における熱・物質移動解析モデルの構築：木質部材の火災全過程での燃焼挙動を予測するため、火災時の部材内部の熱移動及び気体、液水の物質移動を考慮した解析モデルを作成した。解析モデルでは炭化層の酸化燃焼、木質部材の熱分解および熱分解により発生した可燃性ガスの燃焼、水分の蒸発および凝縮を考慮した。解析結果と比較するため、既往研究で行われた小型加熱炉によるカラマツ壁の耐火実験での測定結果と比較した。解析モデルでは、実験で測定した温度分布をほぼ再現することができた。2.木質部材の平衡含水率と寸法変化率測定：木質部材の水分の蒸発速度は、部材の平衡含水率との関連が大きい。解析モデルで多種類の木材を分析可能とするため、8種類の木質部材小片試験体の平衡含水率測定実験を行った。試験体を各種湿度に調節された気密ボックスに設置して吸湿と放湿を行い、8種類の木材の吸着等温線を得た。また、木質部材の火災後の再使用を想定し、150℃で加熱された後の試験体の平衡含水率も測定した。その結果、150℃で加熱されると平衡含水率は、約２割低下し、水分保持力が劣化することを示した。平衡含水率の測定と併せて、含水率の変化による寸法変化率も測定した。試験体の寸法変化は含水率に比例し、切線方向、半径方向、軸方向の順で寸法変化率が減少する。3.亀裂を含む炭化層の等価熱伝導率測定：加熱を受ける木質部材は、炭化や乾燥収縮により表面で亀裂が発生する。亀裂の生成により表面からの流入熱流が増加する。この流入熱流の増加を炭化層の等価熱伝導率として表すため、コーンカロリーメーターでカラマツ試験体に炭化層を形成し、各種温度での炭化層の等価熱伝導率の測定を行った。

This year, the main research activities. 1. Analysis of heat and mass transfer in the whole process of wood fire during heating: Prediction of combustion motion in the whole process of wood fire, analysis of heat transfer and mass transfer of heat and liquid water in wood during fire Analysis of the carbonization layer of the acid combustion, wood decomposition and thermal decomposition of the combustion, moisture evaporation and condensation of the consideration Comparison of analytical results and measurement results of small heating furnace Analysis of the temperature distribution and reproduction 2. Determination of equilibrium moisture content and transformation rate of xylem: the relationship between evaporation rate of xylem moisture content and equilibrium moisture content of xylem is very important. The equilibrium moisture content of 8 kinds of wood samples was determined by analyzing different kinds of wood. The adsorption isotherm of 8 kinds of wood was obtained by setting the moisture absorption and moisture release of the test body under various humidity conditions. Also, the re-use of wood after fire was determined, and the equilibrium moisture content of the sample after heating at 150℃ was determined. As a result, the equilibrium moisture content was reduced by about 2%, and the moisture retention was deteriorated when heated at 150℃. Determination of equilibrium moisture content and moisture content change method The size of the sample decreases in proportion to the moisture content, tangential direction, radial direction, and axial direction. 3. Determination of isothermal conductivity of cracked and carbonized layer: cracking occurs on the surface of wood after heating, carbonization and drying. Crack generation and surface inflow heat flow increase. The thermal conductivity of charred layer was measured at various temperatures during the formation of charred layer.

项目成果

亀裂を含むカラマツ炭化層の等価熱伝導率のコーンカロリーメーターによる測定

使用锥形量热仪测量含裂纹落叶松碳化层的等效导热系数

• 发表时间: 2023
• 作者: 孫安陽;原田和典;仁井大策
• 通讯作者: 仁井大策

火災加熱を受ける木質部材の熱物質移動解析モデル

受火加热的木构件传热传质分析模型

• 发表时间: 2023
• 作者: 孫安陽;原田和典;仁井大策
• 通讯作者: 仁井大策