運行條件對電吹風(fēng)火災(zāi)危險性的影響研究

劉璇 趙富勝 李長征

基金項目：合肥師范學(xué)院2023年度引進(jìn)高層次人才科研資助基金項目“聚合物老化的傳染媒介研究”（2023rcjj08），“十四五”國家重點研發(fā)計劃項目“火災(zāi)爆炸事故精準(zhǔn)溯源技術(shù)及裝備”（2022YFC3006300）資助。

摘要：本文模擬電吹風(fēng)進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口通暢、部分或全部堵塞及全機身覆蓋等典型運行條件，在兩種加熱擋位的情況下，定量研究電吹風(fēng)機身9個位點的溫度變化規(guī)律，判定電吹風(fēng)實際使用過程中的火災(zāi)危險性。研究表明：電吹風(fēng)出風(fēng)口為機身溫度最高位點，堵塞進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口都會導(dǎo)致出風(fēng)口溫度升高。全機身被床單覆蓋且高溫?fù)踹\行時，過溫保護(hù)動作延遲，出風(fēng)口溫度最高可達(dá)90°C；如果過溫保護(hù)失效，出風(fēng)口溫度最高可達(dá)172°C。臥具覆蓋和過溫保護(hù)失效是電吹風(fēng)火災(zāi)的重要誘因。

關(guān)鍵詞：電吹風(fēng)；進(jìn)風(fēng)口；出風(fēng)口；過溫保護(hù)；火災(zāi)危險性

引言

在全國各類火災(zāi)中，電氣火災(zāi)的數(shù)量長期居于首位，起因大致分為電氣設(shè)備導(dǎo)線短路和電熱器具電熱絲過熱兩類^[1-2]。電吹風(fēng)是常用的電熱器具，其使用不當(dāng)是家用電熱器具引發(fā)火災(zāi)的重要原因之一^[3]。2015年1月，江蘇南京某出租屋發(fā)生火災(zāi)，4人遇難，起火原因為租客趙某用完電吹風(fēng)后隨手放在床上，電吹風(fēng)持續(xù)加熱臥具導(dǎo)致起火^[4]。2004年5月，浙江金華某賓館旅客趙某用電吹風(fēng)吹鞋時忘記關(guān)閉，導(dǎo)致大火，消防官兵疏散旅客76人^[5]。2020年8月，北京朝陽區(qū)某居民家中發(fā)生火災(zāi)，造成2人死亡，起火原因為電吹風(fēng)過熱引燃床鋪上的可燃物。電吹風(fēng)引發(fā)的火災(zāi)事故嚴(yán)重威脅使用者的生命和財產(chǎn)安全，甚至危害公共安全^[6]。

在我國電吹風(fēng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系中，涉及安全指標(biāo)的現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)有GB 4706.1-2005和GB 4706.15-2008，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有QB 1876-2010^[7-9]，規(guī)定了電吹風(fēng)應(yīng)能經(jīng)受相應(yīng)的模擬使用者在實際使用時可能出現(xiàn)的非正常情況。GB 4706.1-2005第19.2條款規(guī)定，帶電熱元件的器具要在限制散熱的條件下進(jìn)行發(fā)熱情況測定。GB 4706.15-2008第19.2條款明確了獲得限制散熱的方式：1）斷開電機；2）手持式干發(fā)器被置于試驗角的底板上，并處于可能出現(xiàn)的任何穩(wěn)定位置；3）打算注水使用的器具不注水工作。然而，這些獲得限制散熱的方式與電吹風(fēng)實際使用方式不當(dāng)?shù)那榫按嬖诓町?，例如案例中出現(xiàn)的進(jìn)出風(fēng)口堵塞、臥具覆蓋等情況，也沒有考慮過溫保護(hù)失效等特殊情況。

為了研究電吹風(fēng)實際使用過程中的火災(zāi)危險性，本文模擬電吹風(fēng)實際使用中所處工況，選擇進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口通暢、部分或全部堵塞、全機身覆蓋以及過溫保護(hù)失效等典型運行條件，在低溫?fù)鹾透邷負(fù)鮾煞N加熱擋位的情況下，定量研究電吹風(fēng)機身溫度變化規(guī)律，分析運行條件對電吹風(fēng)火災(zāi)危險性的影響，指導(dǎo)電吹風(fēng)的安全使用。

一、實驗方案設(shè)計

（一）實驗裝置

搭建電吹風(fēng)模擬運行實驗裝置如圖1所示。將電吹風(fēng)（飛科FH6222）固定在桌面上，將溫度監(jiān)測儀（深圳市托普瑞電子有限公司TP1000）的熱電偶（K型）布置在電吹風(fēng)機身9個位點并有效固定，熱電偶位置如圖2所示。其中4號熱電偶接觸出風(fēng)口護(hù)網(wǎng)，其余熱電偶接觸機身。圖2中數(shù)字表示熱電偶編號，與圖1對應(yīng)；實線圈表示熱電偶在機身上方，虛線圈表示熱電偶在機身下方。

（二）實驗工況

實驗工況列于表1。透明膠帶粘貼模擬進(jìn)出風(fēng)口堵塞條件；折疊成4層的棉質(zhì)床單覆蓋機身模擬床單覆蓋條件；將溫控元件雙金屬片焊接固定，使之不能在溫度超過閾值后動作，模擬過溫保護(hù)失效條件。每組實驗完成后，打開通風(fēng)櫥通風(fēng)降溫，待溫度穩(wěn)定后再進(jìn)行下一組實驗。

二、結(jié)果分析與討論

（一）機身溫度分布情況

吹風(fēng)機的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口均通暢時，為正常使用條件。首先打開低溫?fù)?，待各位點溫度穩(wěn)定一段時間后，切換至高溫?fù)酢８魑稽c溫度隨時間的變化情況如圖3所示。位點4位于出風(fēng)口護(hù)網(wǎng)附近，直接受到熱風(fēng)的加熱作用，在9個位點中升溫最快，溫度最高。開啟低溫?fù)跫s4min后，位點4迅速升溫至穩(wěn)定溫度（約43°C）。切換高溫?fù)跫s3min后，迅速升溫至穩(wěn)定溫度（約53°C）。

（二）進(jìn)風(fēng)口堵塞時溫度變化規(guī)律

進(jìn)風(fēng)口部分堵塞時，各位點溫度隨時間的變化情況如圖4所示。開啟低溫?fù)跫s4min后，位點4迅速升溫至穩(wěn)定溫度（約59°C）；切換高溫?fù)跫s3min后，迅速升溫至穩(wěn)定溫度（約74°C）。對比圖4和圖3，溫度變化趨勢相似，區(qū)別僅為進(jìn)風(fēng)口部分堵塞時能達(dá)到的穩(wěn)定溫度更高。進(jìn)風(fēng)口部分堵塞意味著進(jìn)入機身的室溫冷風(fēng)風(fēng)量減小，相同加熱功率條件下被加熱的風(fēng)量減小，則出口熱風(fēng)的溫度更高。

進(jìn)風(fēng)口完全堵塞時，各位點溫度隨時間的變化情況如圖5所示。位點4的溫度變化曲線呈現(xiàn)“升高-降低-升高”的鋸齒狀循環(huán)，低溫在40°C左右，高溫在60°C左右。位點5和6也有明顯的升溫過程，逐漸接近40°C。此時，室溫冷風(fēng)無法進(jìn)入電吹風(fēng)機身，電熱絲只能加熱機身內(nèi)部原有空氣，溫度迅速升高。雙金屬溫控元件受熱產(chǎn)生變形積累能量，發(fā)生反向突跳，推動推桿使動觸點分離，斷開電路，加熱停止，溫度逐漸降低。降溫后，雙金屬溫控元件恢復(fù)原狀，動觸點閉合，自動接通電路，開始加熱，溫度再次升高，如此循環(huán)往復(fù)^[10]。

（三）出風(fēng)口堵塞時溫度變化規(guī)律

出風(fēng)口完全堵塞時，各位點溫度隨時間的變化情況如圖6所示。位點4的溫度變化曲線與進(jìn)風(fēng)口完全堵塞時基本一致。堵塞初期，室溫冷風(fēng)可以進(jìn)入電吹風(fēng)機身，但熱風(fēng)無法排出。隨著風(fēng)量累積，機身內(nèi)部氣壓增大，冷風(fēng)無法繼續(xù)進(jìn)入機身，相當(dāng)于堵塞了進(jìn)風(fēng)口。由于熱風(fēng)無法排出，熱量在出風(fēng)口附近積累，達(dá)到透明膠的軟化點，透明膠在應(yīng)力作用下出現(xiàn)破損洞口，但仍足以積累熱量使得過溫保護(hù)動作，而進(jìn)風(fēng)口部分堵塞時積累的熱量還不足以使得過溫保護(hù)動作。由此可見，出風(fēng)口堵塞對電吹風(fēng)運行時熱量的積累有更為顯著的促進(jìn)效果。這在2004年5月浙江金華某賓館發(fā)生的案例中得到體現(xiàn)，旅客趙某用電吹風(fēng)吹鞋時將電吹風(fēng)出風(fēng)口塞在鞋子里，相當(dāng)于堵塞了出風(fēng)口，積累的熱量引燃鞋子，導(dǎo)致火災(zāi)。因此，將電吹風(fēng)出風(fēng)口垂直堵在濕毛巾或濕衣物上烘干也是非常危險的操作。

（四）全機身覆蓋時溫度變化規(guī)律

低溫?fù)踹\行時，各位點溫度隨時間的變化情況如圖7a所示。電吹風(fēng)啟動后，位點4的溫度迅速上升，達(dá)到57°C左右，過溫保護(hù)未動作。高溫?fù)踹\行時，各位點溫度隨時間的變化情況如圖7b所示。過溫保護(hù)動作，溫度變化與進(jìn)風(fēng)口或出風(fēng)口完全堵塞時相似。位點4的溫度在50～90°C范圍內(nèi)波動。同樣是高溫?fù)踹\行、過溫保護(hù)動作，用床單覆蓋機身比單純堵塞進(jìn)風(fēng)口或出風(fēng)口，電吹風(fēng)出風(fēng)口附近能達(dá)到更高溫度，引燃周圍可燃物發(fā)生火災(zāi)的危險性也更大。床單與電吹風(fēng)機身間存在空氣間隙，對進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的封堵不嚴(yán)密，部分熱量散失到空氣間隙中，機身內(nèi)部溫度上升到過溫保護(hù)動作溫度的時間延長。

當(dāng)過溫保護(hù)失效時，高溫?fù)踹\行各位點溫度隨時間的變化情況如圖8所示。電吹風(fēng)啟動后，位點4的溫度迅速上升，在2min內(nèi)超過100°C并持續(xù)上升。計時40min時電吹風(fēng)運行噪音突然減弱，位點4的溫度逐漸下降。經(jīng)拆解檢測發(fā)現(xiàn)，高溫?fù)跆峁╊~外加熱功率的線路已經(jīng)燒毀。此時，位點4達(dá)到的最高溫度約為172°C，電吹風(fēng)手柄受熱變形。173.5°C即能引燃報紙出現(xiàn)明火^[11]，位點4的溫度與之非常接近，具有引燃紙張的危險性。此外，位點4位于出風(fēng)口護(hù)網(wǎng)附近，還未接觸到機身內(nèi)溫度最高的電熱絲，一旦細(xì)小的纖維類可燃物被吸入電吹風(fēng)并接觸到電熱絲，被引燃的危險性更大。即使高溫?fù)跫訜峋€路已經(jīng)燒毀，電吹風(fēng)并未停機，仍以低溫?fù)醭掷m(xù)運行，位點1、2和3的溫度繼續(xù)上升，說明熱量仍在覆蓋物中不斷積累。

結(jié)語

現(xiàn)行電吹風(fēng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)獲得限制散熱的方式與電吹風(fēng)實際使用方式不當(dāng)?shù)那榫按嬖诓町?。本文模擬實際火災(zāi)案例中出現(xiàn)的進(jìn)出風(fēng)口堵塞、臥具覆蓋以及過溫保護(hù)失效等運行條件，定量研究電吹風(fēng)運行時機身各位點的溫度變化規(guī)律，判定電吹風(fēng)實際使用過程中的火災(zāi)危險性。電吹風(fēng)出風(fēng)口為機身溫度最高位點，在進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口通暢的正常使用條件下，出風(fēng)口溫度低于60°C。進(jìn)風(fēng)口部分堵塞時，出風(fēng)口溫度明顯高于正常使用條件；進(jìn)風(fēng)口或出風(fēng)口完全堵塞時，過溫保護(hù)動作，出風(fēng)口溫度可保持在60°C以下。床單覆蓋電吹風(fēng)機身且高溫?fù)踹\行時，過溫保護(hù)動作延遲，出風(fēng)口溫度最高可達(dá)90°C；如果過溫保護(hù)失效，電路不能自動斷開，出風(fēng)口溫度最高可達(dá)172°C，火災(zāi)危險性較高。臥具覆蓋和過溫保護(hù)失效是電吹風(fēng)火災(zāi)的重要誘因。

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