Lub tshuab rau qhov chaw uas muaj hluav taws xob thiab hluav taws siab

Kev ua haujlwm ntawm lub tshuab rau qhov chaw uas muaj hluav taws xob thiab hluav taws siab hauv qhov chaw uas muaj hluav taws xob

Kev ua haujlwm ntawm kev tso hluav taws thiab kev tso hluav taws rau lub tshuab uas muaj hluav taws xob thiab hluav taws siab

Cov planks steel uas siv hauv cov system uas muaj kev tswj hluav taws xob yuav tso cia cov hluav taws xob nyob rau hauv 25 thiab 30 watts per meter kelvin thaum cov hluav taws xob yog ib yam li txhua hnub, tab sis qhov no yuav tawg mus rau hauv 15 thiab 18 watts per meter kelvin thaum cov hluav taws xob pib tshwm rau hauv 500 degrees Celsius los ntawm kev thim rau hauv cov ntaub ntawv steel raws li Fire Science Reviews los ntawm 2015. Qhov tawg no tsis tau ua rau cov hluav taws xob tshwm rau hauv cov chaw uas xav tau kev tswj hluav taws xob. Tab sis kuj tseem muaj qhov tshwj xeeb uas yuav tsum paub, steel muaj kev tswj hluav taws xob zoo heev rau hauv 6.5 square millimeters per second, uas yog qhov uas nws tuaj yeem pheej rau hauv ntev heev. Yog li ntawd, cov designer yuav tsum xav ntau txog qhov kev sau cov system no kom tsis muaj chaw twg pheej ntau heev. Lub hnub no, cov khoom uas muaj kev tswj hluav taws xob zoo dua yuav tshuaj qhov teeb meem no los ntawm kev ntxuav cov insulation ceramic fiber rau hauv cov khoom. Cov layer no yuav tshem tawm kev tswj hluav taws xob rau hauv 2/3 compared with regular unprotected steel planks.

Kev tswj hluav taws xob thiab kev tswj hluav taws xob thaum muaj hluav taws xob

Cov planks loog yuav daws qhov hluav tau yam ntau dua thaum lawv tshwm ntau dua, los ntawm 0.46 kJ per kg per degree Celsius nyob rau hauv qhov cim ntawm lub rooj tsis tshwm ntau dua mus rau hauv 1.7 kJ per kg per degree thaum qhov hluav tau yam txog 750 degrees Celsius raws li cov lus qhia hauv kev sib tham uas tau pub tseg nyob rau hauv 2015. Qhov uas txawv nyob no kuj yog qhov tsi zoo li ntxiv. Thaum loog txo ntawm qhov cim hluav tau yam ntawm 300 thiab 600 degrees Celsius, nws yuav daws tau 3 rau 4 zaug ntau dua qhov energy kom thaum nws tshwm ntau dua. Qhov lus qhia no pab txhais tau yuav li cas cov khoom siv rau tsev tuaj yeem tiv taus qhov hluav tau yam rau ntev dua. Ntau cov thawj tsev siv qhov lus qhia no los txhim kho cov tsev uas tuaj yeem tiv taus qhov hluav tau yam rau 90 feeb uas peb pom nyob rau hauv cov lus qhia tiv taus qhov hluav tau yam nyob rau hauv lub cim tiv taus nyob rau hauv lub cim tiv taus.

Kev daws qhov hluav tau yam uas muaj kev cuam tshuam los ntawm qhov cim hluav tau yam nyob rau hauv qhov sib tham hluav tau yam rau ntev dua

Ziag Ntawm Txias Txog Siab	Kev daws qhov hluav tau yam	Qhov cim tshwm ntau tshaj plaws
200–400°C	28 W/m²·K	0% Qhov ntsuas ntawm qhov ntsuas
400–600°C	42 W/m²·K	50% Qhov ntsuas ntawm qhov ntsuas
>600°C	67 W/m²·K	Qhia kev puas tsuaj

Kev txhawb nqa ntawm qhov cua sov yuav tshwm sim ntau dua thaum qhov sov yog li 400°C, uas xav tau cov khoom siv rau lub tshuab sov ntxiv. Cov kev sim nyob rau hauv qhov chaw pom kev tswj hwm tuaj yeem pom tias cov khoom siv rau lub tshuab sov tsis muaj kev siv rau lub tshuab sov yuav tshwm sim qhov sov 550°C rau hauv 18 feeb thaum muaj qhov sov ASTM E119, thaum cov khoom siv rau lub tshuab sov uas muaj kev siv rau lub tshuab sov zoo yuav tshwm sim qhov sov hauv qhov chaw tsis mus txog 300°C rau hauv 120 feeb los sis.

Kev sim kev txhawb nqa ntawm cov khoom siv rau lub tshuab sov

Thaum peb saib cov lus nug ntawm kev sim los ntawm kev siv cov khoom tshuaj (finite element analysis), tsis tau ntau dua 12 rau 15 perecent ntawm qhov uas peb xav tias yuav dhau thiab qhov uas yuav dhau nyob rau hauv kev siv qhov cim ntawm cov dej ntws. Ntau lub sijhawm ntawm qhov kev sib txuas yog qhov uas ua rau muaj kev sib txuas. Tiamsis, cov kev sim tshiab no tau muaj kev npaj ntau dua. Thaum cov kev sim tshiab no pom txog cov lus nug li qhov dej ntws loss ntawm cov rooj thiab qhov kev npaj ntawm cov rooj tshuaj ntawm qhov dej ntws, qhov kev ua tsis zoo yuav tshwm ntau dua 5%, raws li cov lus nug ntawm Springer los ntawm 2014. Qhov no txhais tau dab tsi rau kev siv hauv kev ua haujlwm nyob rau hauv qhov kev ua haujlwm nyob rau hauv kev ua haujlwm? Yog li, cov neeg siv cov khoom tshuaj tuaj yeem suav txog qhov kev sau cov khoom tshuaj rau hauv kev ua haujlwm. Qhov kev suav no ua rau cov khoom tshuaj yuav tshwm ntau dua 25 perecent thiab tsis muaj kev nyab xeeb rau kev tswj cov dej ntws. Cov neeg ua haujlwm tau muaj kev npaj ntau dua los ntawm cov kev sim tshiab no.

Kev nyab xeeb ntawm cov khoom tshuaj rau hauv qhov dej ntws siab

Kev nyab xeeb thiab cov khoom tshuaj rau hauv qhov dej ntws siab dua 500°C

Cov lus qhia tshiab uas muaj cov ntaub sib thooj ua rau cov ntawv tsis tuaj yeem nyob hauv qhov cua txias thiab muaj kev tswj hwm zoo rau cov ntawv tsis tuaj yeem nyob hauv qhov cua txias thaum muaj qhov cua siab. Thaum muaj qhov cua 500°C, nws tso cia 52% ntawm qhov kev tswj hwm ntawm qhov cua siab (415 MPa — 215 MPa) thiab 62% ntawm qhov kev tswj hwm ntawm qhov cua siab (2.06 × 10⁹ MPa — 1.28 × 10⁹ MPa), uas yog zoo dua cov ntawv tsis tuaj yeem nyob hauv qhov cua txias tshwj xeeb los ntawm 18—22% thaum muaj qhov sib tw (2024 Steel Behavior Analysis).

Kev puas tsuaj ntawm cov khoom uas muaj qhov ntev li 3 mm thiab ntau dua thaum muaj kev puas tsuaj ntawm qhov cua siab

Cov khoom uas muaj qhov ntev li 3 mm thiab ntau dua yog yuav tsum tau kev puas tsuaj ntawm kev tswj hwm thaum muaj kev puas tsuaj ntawm qhov cua siab. Cov kev tswj hwm sib tw ntawm cov ntawv uas muaj kev tswj hwm thiab cov ntawv uas muaj kev tswj hwm yog qhov uas muaj kev tswj hwm siab dua 180 MPa rau cov khoom uas tsis muaj kev tswj hwm — uas yog 73% ntawm cov kev puas tsuaj rau cov khoom uas muaj kev tswj hwm (Ponemon 2023). Cov kev tswj hwm thiab cov ntawv uas muaj kev tswj hwm yog qhov tseem ceeb los tswj hwm cov kev puas tsuaj no.

Cov lus qhia tshiab ntawm kev tswj hwm ntawm cov khoom thaum muaj kev puas tsuaj

Kev txhawj xyuam los ntawm lub tshuab tshiab tau pab tso cai tias cov khoom sib sau rau lub tshuab tsis tuaj yeem tiv taus kev tiv thaiv rau ISO 834 thiab yuav tiv taus rau 92 feeb ua ntej li cov khoom yuav tiv taus tsis tau. Kev txhawj xyuam tom qab kev tiv thaiv tshuab tau pom tias cov khoom yuav tiv taus tau muaj kev tiv taus zoo ib yam, thiab cov khoom sib sau nyob rau ntawm qhov rooj tau tiv taus 34% ntawm kev tiv thaiv rau kev npaj ntxiv thiab tiv taus kev tiv thaiv ntawm lub tshuab.

Rog ntawm Cov Plank Loog rau Lub Tshuab Tiv Thaiv Rau Lub Tshuab

Sau cov Plank Loog Tiv Thaiv Rau Lub Tshuab rau hauv cov tshuab tiv thaiv rau lub tshuab

Thaum txog kev tswj hwm cov khoom sib xyaw kom tsis tau txais qhov tshaib, cov ntaub tsis tshaib uas muaj qhov tshaib ntawm lub rooj tsaug (fire rated steel planks) muaj qhov tseem ceeb rau kev suav nyob hauv lub rooj tsaug thaum no. Txhawm rau daim duab los ntawm NFPA los ntawm 2023, muaj txog 8 ntawm 10 cov kev tswj hwm qhov tshaib uas tau muab txhais (certified passive fire protection systems) uas muaj cov ntaub tsis tshaib no nyob rau hauv kev suav nyob. Cov ntaub tsis no yog cov ntaub loj uas muaj qhov tshaib thiab tau muab sau rau hauv cov pob, cov kab, thiab cov rooj tsaug ntawm lub rooj tsaug, ua rau muaj cov khaub ncaws uas xav tso cia qhov tshaib kom tsis tau pib mus rau cov ntaub uas tseem ceeb rau lub rooj tsaug. Ntawd tuaj yeem pab cov neeg kom tau lwm 90 feeb thaum pib tshaib kom tau txais kev nyab xeeb los mus tawm. Yog li cas lawv yuav haum rau cov ntaub uas tau muab sau rau hauv lub rooj tsaug? Qhov tshaib uas tau muab sau rau hauv lub rooj tsaug yuav tsum tau muab sau zoo heev rau hauv lub rooj tsaug, tab sis cov ntaub tsis tshaib no yog cov ntaub uas tau muab ua lawm thiab muaj cov ntaub uas sib txuas thiab cov ntaub uas tsis tshaib. Cov neeg ua rooj tsaug hais tias muaj 40% ntau dua cov kev ua tsis zoo thaum muab sau cov ntaub no rau hauv cov rooj tsaug loj dua li cov kev ua ntaub ntxiv.

Kev sib piv rau qhov tshaib: Cov ntaub tsis tshaib vs. Cov ntaub sib xyaw rau kev suav nyob

Kev ua haujlwm ntawm lub tsev sib xyaw qhia tias cov hlau sib txuas tau txais 93 feeb ntawm kev tswj hwm rau lub cev nyob rau hauv 1000°C, uas yog siab dua cov concrete sib txuas (40 feeb) thiab cov ntoo uas tau muaj kev npaj rau kev puas (15 feeb) (UL Solutions 2023). Cov hlau sib txuas no muaj kev tshuam ntau ntau ntawm kev tshuam (2.3×10⁻⁶ m²/s) uas pab tshem tawm kev tshuam ntau ntau rau lub cev, thiab tshem tawm kev puas nyob rau hauv qhov chaw tsis zoo tshaj plaws ntawm cov ntaub sib txuas.

Khoom	Kev tswj hwm rau kev puas	Daim ntawv uas qhia tias cov ntaub puas	Cov kev suav xyuas
Hlau plank	93 feeb	Kev khaub ncua tshwm sim raws li kev khaub ncua	25 xyli ntsha
Cov concrete sib txuas	40 feeb	Kev puas nyob rau hauv 380°C	kev suav xyuas txhua 15 xyoo
Daim ntawv tshuaj tua qhov cua	15 feeb	Koj yuav pib qhov tshuaj tua qhov cua	5 xyoo pib ua dua

Qhov yuam kev tseem ceeb: Daim ntawv steel tsis tau txo 78% ntawm qhov ntau ntawm qhov tshuaj tua qhov cua, thaum li cas daim ntawv concrete tsis tau txo 32% (ASTM E119-23).

Qhov ntsiab lus ntawm daim ntawv thiab qhov nyob ntev ntawm daim ntawv steel uas muaj qhov tshuaj tua qhov cua

Qhov ntsiab lus ntawm alloy uas pab daim ntawv nyob hauv qhov cua siab

Cov planks steel uas muaj kev tswj hluav thiab ntau dua ntawm hnub no yog muaj chromium thiab nickel alloys, plus cov khoom sib txawv leej twg li vanadium uas muaj qhov ntsuas ntawm 0.05 los yog 0.15 percent, uas pab cov planks no tso cia zoo rau hauv qhov ceev uas nyob siab dua 800 degrees Celsius. Qhov uas ua rau cov khoom no muaj kev sib txawv yog qhov tswj hluav ntawm cov compressive strength rau hauv qhov kev sim raws li ASTM E119 22 standards, uas tso cia zoo rau hauv qhov 85 los yog 92 percent ntawm qhov uas tau muaj lawm. Rau cov neeg uas xav txog kev tswj hluav ntawm qhov ceev rau hauv lub sijhawm, cov HSLA (high strength low alloy) yog muaj kev tswj hluav zoo dua rau hauv kev tswj hluav ntawm qhov ceev kom tsis pub cov khoom pov tseg, thaum compared rau cov carbon steel tshwj xeeb. Tom qab tau mus los ntawm qhov ceev 650 degrees Celsius rau 6 hours ntau dua, cov HSLA steels muaj kev tswj hluav zoo dua 40 percent rau hauv kev tswj hluav ntawm qhov ceev.

Qhov yam ntawm cov alloys	Qhov ceev uas pov tseg (°C)	Qhov coefficient ntawm thermal expansion (μm/m°C)	Kev Tiv thaiv Kab Moob
A572 Gr50	1,425	12.3	120 minutes
A588 Weathering	1,380	11.9	180 minutes
ASTM A1035	1,510	10.7	240 minutes

Cov planks steel uas muaj silicon 3.5% ua rau cov thermal conductivity pom ntau dua 18% los ntawm cov alloys tshwj xeeb, thiab ntxiv rau qhov kev tso cua rau hauv qhov chaw uas tau muab tswv yim.

Kev nyab xaum tom qab muaj kev sib xyaw ntau dua rau hauv qhov cua siab

Cov kev txhais tau pom tias muaj qhov kub thiab qhov kub tsis loj heev, tsis txog 2 millimeters per meter, thaum cov ntaub ntawv steel tau muab tso rau hauv cov kub pib tsis yog 5 zaug, thiab cov kub pib tsis yog 2 teev hauv ib zaug, thiab cov kub pib tsis yog 950 degrees Celsius. Thaum peb saib rau cov ntaub ntawv galvanized, lawv tsis kub thiab tsis kub heev los, lawv nyob hauv qhov kub tsis txog 0.03 mm per year raws li cov kev txhais ASTM G54 uas muab kub thiab kub dua dua. Thaum peb saib rau cov ntaub ntawv hauv kev siv hauv qhov chaw ua haujlwm thiab qhov chaw ua haujlwm, peb pom qhov zoo li no. Thaum lawv siv tau 15 xyoo, thiab cov kub pib tsis tau rov qab ntawm -20 thiab 300 degrees Celsius hauv ib xyoo, cov ntaub ntawv no still muaj qhov kub thiab qhov kub zoo heev. Qhov kub thiab qhov kub tau rov qab ntawm 5 thiab 7 percent hauv qhov sib sau no, thiab qhov no tsis raug li cas thaum peb saib rau qhov kub thiab qhov kub uas lawv tau rov qab.

Ceramic nano (15–20 μm thickness) ua haujlwm tso cia 97% ntawm cov ntaub ntawv rau hauv qhov kev txheeb xyuas 50 xyoo (ISO 12944-C5-M). Cov lus txhais tias tias cov ntaub ntawv uas muaj ceramic no yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav tsis tau pab los ntawm cov khaub ncaws thiab yuav......

Kev sim xyuas kev hloov pauv thiab kev tswj hwm ntawm qhov ntev

FEA txhais rau cov kws tshaj tso hluas kom paub yuav muaj ntau npaum li cas lub cua sov yuav tshuam rau cov ntawv hlau thaum muaj sov siab dua 800 degrees Celsius, thiab qhia tias lub cua sov yuav tshuam rau qhov twg ntawm cov khoom no. Txoj kev no ua tau los ntawm kev xam qhov khoom yuav tshwm sim li cas thaum sov siab, thiab qhov kev hloov qhov ntxiv tshwm sim li cas thaum sov siab siab heev, uas pab txhim kho cov lus qhia ua kev ua haujlwm ua ntej thaum coj qhia ua kev ua haujlwm. Cov kev xam tom qab lub lim tiam dhau los qhia tias cov FEA model sib sau zoo heev rau cov kev xam nyob ze rau qhov tseeb, uas tau 92 percent zoo rau kev xam yuav muaj kev tshwm sim li cas thaum cov khoom tshwm sim kev tsis zoo. Tiamsi, qhov sib txawv ntawm kev sim thiab qhov tseeb tau ntxiv ntxiv thaum cov khoom nyob rau hauv sov ntev dua, qhov no yog qhov cov kws tshaj tso yuav tsum paub rau cov kev xam uas yuav tsum nyob rau hauv sov ntev.

Simulating Convection, Radiation, and Conduction in Fire Models

Cov khoom siv simulation tshaj plaws yog sib npaug rau cov txhawb nqa hluav tais tes tau zoo thiab rau cov ntaub sov thiab rau cov ntaub qhuav. Cov lus qhia tias radiation (qhuav) yog 63–78% ntawm qhov heat flux thaum kawg, raws li ASTM E119 fire curves, thiab convection (sovs) yog qhov cuam tshuam rau qhov ntsiab ntawm cov ntaub qhuav uas muaj cov kab ntsiab. Cov lus qhia multi-physics modeling tuaj yeem tsim cov geometry uas yuav ua rau qhov sov rov los ntawm thawj mus rau kab laug yuav nyob dua 18–22 feeb.

Kev ua haujlwm tshawb nrhiav thiab kev qhia tias qhov sov nyob rau hauv cov ntawv tshwj xeeb ntawm kev tshaib

Kev ua haujlwm tshawb nrhiav rau lub tsho yuav pab tshawb nrhiav cov lus qhia tias qhov sov nyob rau hauv cov ntawv tshwj xeeb, thiab siv cov thermocouple arrays los qhia tias qhov sov nyob rau hauv cov ntawv tshwj xeeb. Cov kev tshawb nrhiav tam sim no qhia tias muaj tsawg dua 5% ntawm qhov kev tshawb nrhiav thiab qhov kev pom tias qhov ntsiab nyob rau hauv cov ntawv tshwj xeeb thaum muaj 90 feeb. Kev siv thermal imaging qhia tias muaj cov chaw uas sov heev, thiab cov coating uas ua rau qhov conductivity yuav ua rau qhov sov nyob rau hauv cov ntaub qhuav yuav nyob tsawg dua 120–140°C.

Kev sib piv cov lus qhia numerical models rau cov kev tshawb nrhiav tshwj xeeb ntawm kev tshaib

Los ntawm kev tswj hwm qhov tseeb, cov lus nug ntawm kev sim yuav tsum sib npog nrog ISO 834 thiab EN 1363-1 kev tswj hwm ntawm qhov cua sov. Cov thawv tswj hwm yuav tsum muaj cov kev xaam kom muaj kev sib npog rau 10% ntawm cov lus nug ntawm kev sim ntawm qhov tseeb rau ob qhov kev tswj hwm ntawm qhov tseeb thiab kev tswj hwm ntawm qhov cua sov. Yog tias tau txais cov kev tswj hwm no, ces yuav tuaj yeem xaam rau cov khoom tshiab tsis tas li kev sim qhov cua sov ntawm qhov tseeb.

FAQ

Qhov kev pab cuam ntawm qhov cua sov ntawm cov ntawv steel yog dab tsi hauv qhov xwb thiab qhov cua sov siab?

Hauv qhov xwb, qhov kev pab cuam ntawm qhov cua sov ntawm cov ntawv steel yog nyob rau hauv 25 thiab 30 watts per meter kelvin, uas yuav nyob rau hauv 15 thiab 18 watts per meter kelvin thaum qhov cua sov nyob rau hauv 500 degrees Celsius.

Qhov kev pab cuam ntawm qhov cua sov ntawm cov ntawv steel yuav muaj kev hloov dua li cas thaum qhov cua sov hloov dua?

Qhov kev pab cuam ntawm qhov cua sov ntawm cov ntawv steel yuav hloov dua thaum nws sov dua, nws muaj 0.46 kJ/kg°C hauv qhov xwb thiab yuav ncav mus rau 1.7 kJ/kg°C thaum qhov cua sov nyob rau hauv 750 degrees Celsius.

Yam twg yog qhov kev puas tsuaj ntawm cov ntaub steel compared to lwm yam ntaub uas siv rau hauv kev kawm tsev thaum muaj dej?

Cov ntaub steel yog muaj qhov kev puas tsuaj uas yuav tshwm sim raws li qhov kev yuav, thiab muaj qhov kev tiv thaum dej zoo dua cov ntaub concrete uas muaj qhov kev puas tsuaj uas yuav tshwm sim thaum muaj dej 380°C, thiab cov ntaub tshuaj uas tau txais kev tiv thaum dej, uas yuav tshwm sim kev tso cua ntau.

Yam twg yog kev siv finite element analysis rau kev txheeb xyuas qhov kev tiv thaum dej ntawm cov ntaub steel?

Kev siv finite element analysis pab txheeb xyuas qhov kev tso cua thiab qhov kev yuav ntawm cov ntaub steel thaum muaj dej ntau, thiab pab ua kom kev design zoo dua thiab muaj qhov safety zoo dua rau kev siv nyob hauv kev ua haujlwm.