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화재 중에 유리창이 파손되는 이유는 무엇입니까?

화재는 유리의 불균일 한 가열을 유발합니다. 이로 인해 재료에 대한 열 응력이 발생하여 유리창이 파손됩니다.

우리는 모두 액션 영화, 특히 숨막히는 클라이맥스를 즐겼으며, 거대한 탑이 불에 타고 하늘에서 산산이 부서진 조각이 산산조각났습니다. 아아, 영웅의 흔적은 없지만 마침내 산산이 부서진 유리 조각이 조용 해지자 영웅은 키가 크게 나타납니다.

장면이 보일 수있는 것처럼 극적으로 극적으로, 그것에 현실의 꼬집음이 있습니다. 화재로 인한 유리를 깨는 것은 영화 마법의 조각 일뿐 만 아니라 실생활에서도 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 구획 화재와 같은 불행한 사건은 유리를 파괴하는 것으로 알려져 있습니다.

왜 화재 중에 유리가 끊어 지는가?

화재 방의 벽의 개구부 또는 창문은 화재의 확산에 중요한 역할을합니다. 창문은 벽과 비교할 때 일반적으로 화재에 대한 저항력이 적은 건물의 일부입니다. 구획 화재가 발생하는 동안 방 내부 온도가 증가합니다. 유리창의 파손은 화재로 인한 불균일 한 가열로 인해 발생합니다.

유리창은 구획 화재로부터 균일 한 열을받지 않습니다. 가장 가열하기 위해 굴리는 창의 영역은 중앙 지역입니다. 결과적으로, 창의 중심은 나머지보다 더 뜨겁습니다. 따라서 화재로 인한 열파는 창의 평면 치수에 걸쳐 '열 구배'를 만듭니다. 유리창의 다른 영역은 차등 가열을 경험하기 때문에 이것이 불균일 한 가열이라고합니다.

유리의 '균일하지 않은 가열'으로 이어지는 다양한 요소가 있습니다. 이것들은 곧 논의 될 것입니다.

화재로 인해 창문이 부러졌습니다 (사진 크레디트 :Ron Frank/Shutterstock)

화재로 인해 유리가 어떻게 파괴됩니까?

유리 창은 프레임 내에 장착되며 프레임의 두께는 유리 창에 비해 더 큽니다. 화재 중에는 유리 창의 한쪽에서 갑자기 경험되는 강렬한 열유속이 있습니다. 결과적으로 창의 두께에 걸쳐 생성 된 날카로운 열 구배가 있습니다.

화재로 인한 빠른 가열은 '열 충격'이라고하며, 깊은 그라디언트는 '열 응력'이라고합니다. 열 응력은 창을 파손시킵니다.

프레임의 두께는 창의 두께보다 큽니다. 화재 중에 열 응력은 창의 중앙 영역에 초점을 맞추고 화재는 유리창에 열 방사선으로 열 열을 전달합니다. 가장자리/림은 방사선 및 대류 가열에서 차폐됩니다. 가장자리는 창을 통해 전도하여 프레임으로 에너지/열을 잃습니다.

결과적으로, 유리의 중앙 영역에 초점을 맞춘 열은 확장됩니다. 창의 가장자리는 비교적 시원하지만, 이는 재료의 응력을 유발합니다. 이 시프닝 구배는 유리의 파손을 일으키는 것으로 알려져 있습니다.

유리의 균열로 이어지는 온도 그라디언트의 그림

균일 한 가열의 경우에도 유리창이 균일 한 열 하중을 경험하는 경우 유리의 측면/창이 비교적 차갑게 남아 있습니다. 이것은 측면의 열이 더 두꺼운 창 프레임으로 사라져 측면을 시원하게 만들기 때문입니다.

유리의 균열은 파손 전에 발생합니다. 균열은 프레임에 포함 된 유리 측면에서 유래합니다. 유리의 첫 번째 균열과 완전히 산산이 사이의 시간은 유리의 유형과 화재의 특성에 달려 있습니다.

창의 가장자리에서 발생하는 균열 (사진 크레디트 :Cunaplus/Shutterstock)

모든 유리창이 같은 온도에서 파손되는 것은 아닙니다. 다른 유형의 유리마다 열 저항 능력이 다릅니다.

(1) 유리창 두께.

유리의 두께는 유리 파손에 영향을 미치는 주요 요인입니다. 유리의 두께와 열 응력 사이의 관계를 이해하기 위해 몇몇 실험이 수행되었다. 다음과 같은 관찰이 이루어졌다 :

(2) 유리의 유형

맥락에서 유리의 유형도 차이를 만듭니다.

상업용 건물에 사용되는 판 유리는 열 저항을 테스트했습니다. 6 mm 두께의 플레이트 유리는 23kW m-2의 복사 열 플럭스에 노출되면 부러졌습니다. 산산조각이 난 시간은 7 분이었습니다.

초기 균열이 발생하면 템퍼 된 유리가 완전히 산산이 부서진 것으로 밝혀졌습니다. 그러나, 유리가 매우 높은 온도에 노출 될 때까지 초기 균열은 발생하는 것으로 알려져 있지 않습니다. 6mm 두께의 강화 유리는 크랙에 330–380ºC 정도가 필요하지만 10mm 두께의 유리는 약 470–590ºC입니다.

운송 차량 및 학교 건물에 사용되는 플라스틱 글레이징은 26kW M-2의 열 유입이 필요했습니다.

(2) 프레임의 유형

윈도우 프레임 재료는 또한 화재로 인한 유리 파손에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 연구에 따르면 비닐 프레임 창문은 초기 손상에 굴복했습니다. 열유속이 8 ~ 16kW M-2의 범위로 상승하면 프레임이 손상되었습니다.

추가 연구는 알루미늄 프레임 창문의 유리가 전통적인 목재 프레임 창보다 화재에서 더 잘 살아 남았습니다.

위에서 언급 한 측면과는 별도로, 창 크기, 히트 벤트, 유리 코팅, 음영 패턴, 유리 결함 및 평면 온도 구배와 같은 요인도 화재로 인한 유리 파손에 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 요인들은 여전히 ​​연구되고 분석되고 있습니다.

열 응력에 영향을 미치는 몇 가지 요인

유리의 열 저항을 연구 해야하는 이유는 무엇입니까?

이 토론은 우리에게 무의미 해 보일지 모르지만 많은 사람들에게 최우선 과제입니다. 구획 화재 중 유리를 파괴하는 것은 파손 전과 파손 후 통풍구 또는 개구부로 작용하기 때문에 중요한 문제입니다.

화재 과학은 골절 역학에서 매우 중요합니다. 기계 건물 및 토목 공학 부문에서는 중요합니다. 화재 모델을 사용하려면 통풍구와 화재 개구부를 조사해야합니다. 따라서 유리 파손과 저항은 화재 모델러에게 관심이있었습니다. 사고를 예방하기 위해 화재 출구, 통풍구 및 창문에 대한 지식이 중요해집니다.

자동차와 관련하여 사용 된 유리의 강도는 신중하게 분석됩니다. 이러한 맥락과 더 많은 사람들은 유리의 내화성 능력을 연구하기 위해 수행되는 여러 이론적, 경험적, 실질적인 실험을 일으켰습니다.


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유리 두께

파손 온도

3 mm

360

4 mm

450 ℃

6 mm

600 ℃