運(yùn)行條件對(duì)電吹風(fēng)火災(zāi)危險(xiǎn)性的影響研究

基金項(xiàng)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(xiàng)目“聚合物老化的傳染媒介研究”（2023rcjj08），“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)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(jī)身覆蓋等典型運(yùn)行條件，在兩種加熱擋位的情況下，定量研究電吹風(fēng)機(jī)身9個(gè)位點(diǎn)的溫度變化規(guī)律，判定電吹風(fēng)實(shí)際使用過程中的火災(zāi)危險(xiǎn)性。研究表明：電吹風(fēng)出風(fēng)口為機(jī)身溫度最高位點(diǎn)，堵塞進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口都會(huì)導(dǎo)致出風(fēng)口溫度升高。全機(jī)身被床單覆蓋且高溫?fù)踹\(yùn)行時(shí)，過溫保護(hù)動(dòng)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(xiǎn)性引言在全國(guó)各類火災(zāi)中，電氣火災(zāi)的數(shù)量長(zhǎng)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?yàn)樽饪挖w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(shí)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?yàn)殡姶碉L(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(cái)產(chǎn)安全，甚至危害公共安全[6]。在我國(guó)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有GB4706.1-2005和GB4706.15-2008，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有QB1876-2010[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(shí)際使用時(shí)可能出現(xiàn)的非正常情況。GB4706.1-2005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(cè)定。GB4706.15-2008第19.2條款明確了獲得限制散熱的方式：1）斷開電機(jī)；2）手持式干發(fā)器被置于試驗(yàn)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(shí)際使用方式不當(dāng)?shù)那榫按嬖诓町悾绨咐谐霈F(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(shí)際使用過程中的火災(zāi)危險(xiǎn)性，本文模擬電吹風(fēng)實(shí)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(jī)身覆蓋以及過溫保護(hù)失效等典型運(yùn)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(jī)身溫度變化規(guī)律，分析運(yùn)行條件對(duì)電吹風(fēng)火災(zāi)危險(xiǎn)性的影響，指導(dǎo)電吹風(fēng)的安全使用。一、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)（一）實(shí)驗(yàn)裝置搭建電吹風(fēng)模擬運(yùn)行實(shí)驗(yàn)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(cè)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(jī)身9個(gè)位點(diǎn)并有效固定，熱電偶位置如圖2所示。其中4號(hào)熱電偶接觸出風(fēng)口護(hù)網(wǎng)，其余熱電偶接觸機(jī)身。圖2中數(shù)字表示熱電偶編號(hào)，與圖1對(duì)應(yīng)；實(shí)線圈表示熱電偶在機(jī)身上方，虛線圈表示熱電偶在機(jī)身下方。（二）實(shí)驗(yàn)工況實(shí)驗(yàn)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(jī)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(dòng)作，模擬過溫保護(hù)失效條件。每組實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。二、結(jié)果分析與討論（一）機(jī)身溫度分布情況吹風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口均通暢時(shí)，為正常使用條件。首先打開低溫?fù)?，待各位點(diǎn)溫度穩(wěn)定一段時(shí)間后，切換至高溫?fù)?。各位點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化情況如圖3所示。位點(diǎn)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(gè)位點(diǎn)中升溫最快，溫度最高。開啟低溫?fù)跫s4min后，位點(diǎn)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(shí)溫度變化規(guī)律進(jìn)風(fēng)口部分堵塞時(shí)，各位點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化情況如圖4所示。開啟低溫?fù)跫s4min后，位點(diǎn)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(duì)比圖4和圖3，溫度變化趨勢(shì)相似，區(qū)別僅為進(jìn)風(fēng)口部分堵塞時(shí)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(jī)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(shí)，各位點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化情況如圖5所示。位點(diǎn)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(diǎn)5和6也有明顯的升溫過程，逐漸接近40°C。此時(shí)，室溫冷風(fēng)無法進(jìn)入電吹風(fēng)機(jī)身，電熱絲只能加熱機(jī)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(dòng)推桿使動(dòng)觸點(diǎn)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(dòng)觸點(diǎn)閉合，自動(dòng)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(shí)溫度變化規(guī)律出風(fēng)口完全堵塞時(shí)，各位點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化情況如圖6所示。位點(diǎn)4的溫度變化曲線與進(jìn)風(fēng)口完全堵塞時(shí)基本一致。堵塞初期，室溫冷風(fēng)可以進(jìn)入電吹風(fēng)機(jī)身，但熱風(fēng)無法排出。隨著風(fēng)量累積，機(jī)身內(nèi)部氣壓增大，冷風(fēng)無法繼續(xù)進(jìn)入機(jī)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(diǎn)，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(dòng)作，而進(jìn)風(fēng)口部分堵塞時(shí)積累的熱量還不足以使得過溫保護(hù)動(dòng)作。由此可見，出風(fēng)口堵塞對(duì)電吹風(fēng)運(yùn)行時(shí)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(shí)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(xiǎn)的操作。（四）全機(jī)身覆蓋時(shí)溫度變化規(guī)律低溫?fù)踹\(yùn)行時(shí)，各位點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化情況如圖7a所示。電吹風(fēng)啟動(dòng)后，位點(diǎn)4的溫度迅速上升，達(dá)到57°C左右，過溫保護(hù)未動(dòng)作。高溫?fù)踹\(yùn)行時(shí)，各位點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化情況如圖7b所示。過溫保護(hù)動(dòng)作，溫度變化與進(jìn)風(fēng)口或出風(fēng)口完全堵塞時(shí)相似。位點(diǎn)4的溫度在50～90°C范圍內(nèi)波動(dòng)。同樣是高溫?fù)踹\(yùn)行、過溫保護(hù)動(dòng)作，用床單覆蓋機(jī)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(xiǎn)性也更大。床單與電吹風(fēng)機(jī)身間存在空氣間隙，對(duì)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(jī)身內(nèi)部溫度上升到過溫保護(hù)動(dòng)作溫度的時(shí)間延長(zhǎng)。當(dāng)過溫保護(hù)失效時(shí)，高溫?fù)踹\(yùn)行各位點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化情況如圖8所示。電吹風(fēng)啟動(dòng)后，位點(diǎn)4的溫度迅速上升，在2min內(nèi)超過100°C并持續(xù)上升。計(jì)時(shí)40min時(shí)電吹風(fēng)運(yùn)行噪音突然減弱，位點(diǎn)4的溫度逐漸下降。經(jīng)拆解檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，高溫?fù)跆峁╊~外加熱功率的線路已經(jīng)燒毀。此時(shí)，位點(diǎn)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(bào)紙出現(xiàn)明火[11]，位點(diǎn)4的溫度與之非常接近，具有引燃紙張的危險(xiǎn)性。此外，位點(diǎn)4位于出風(fēng)口護(hù)網(wǎng)附近，還未接觸到機(jī)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(xiǎn)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(jī)，仍以低溫?fù)醭掷m(xù)運(yùn)行，位點(diǎn)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(shí)際使用方式不當(dāng)?shù)那榫按嬖诓町?。本文模擬實(shí)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(yùn)行條件，定量研究電吹風(fēng)運(yùn)行時(shí)機(jī)身各位點(diǎn)的溫度變化規(guī)律，判定電吹風(fēng)實(shí)際使用過程中的火災(zāi)危險(xiǎn)性。電吹風(fēng)出風(fēng)口為機(jī)身溫度最高位點(diǎn)，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