淺談煙囪效應

生活科學趣談

因一樓穿堂處的電動車充電引起火災,火勢於是順著兩端外牆類似天井的結構迅速向上延燒,在約2分鐘的時間內就燒到17樓樓頂

煙囪效應常見於戶內空氣沿著有垂直坡度的空間向上升而造成空氣加強對流的現象。最常見的煙囪效應是火爐運作時,產生的熱空氣隨著煙囪向上升,在煙囪的頂部離開。因為煙囪中的熱空氣散溢而造成的氣流,將戶外的空氣抽入填補,令火爐的火更猛烈。這種垂直氣壓梯度是空氣從高氣壓區向低氣壓區加速的機制,其大小取決於煙囪的高度、溫差、空氣流通的程度等。

煙囪效應可以加劇火勢,高層建築內部有大量的管道、豎井、樓梯間、電梯間、排氣道等各種通道直通最高層。一旦發生火災,這些通道就成了煙囪而加速火勢的蔓延,建築物越高,煙囪效應越明顯。

上列影片這種自動燒金紙的現象在其他廟宇的金爐也會發生,只不過以影片中的車城福安宮較為明顯。這是因為這座金爐的內壁是一體成體的耐火磚而非傳統上以清水磚使用人工來砌成的,在內壁光滑的情況下,上升的熱氣流就比較不會因阻力而出現渦流,因此有助於提升入口處的進氣流速。看到這個現象不禁讓我想起下列這個鐵管內駐波的實驗:

只不過既然有熱對流所造成的氣體流動,又是符合開管模式,卻沒聽說有哪一個地方的煙囪會發生駐波共鳴的,為什麼呢?