〔红布原创－ZIPPO小知识〕为什么ZIPPO可以防风～

红布

为什么ZIPPO可以防风
ZIPPO是防风打火机的代表，以至于提到“防风打火机”甚至是“打火机”，很多人就会立刻想到“ZIPPO”。那么ZIPPO为什么能够防风呢？

说到这，我们必须先回头讲讲“燃烧三要素”。在中学的课本里，大家就应该接触到这个知识：燃烧是物体快速氧化，产生光和热的过程。而燃烧是必需三种条件并存才能发生，分别是可燃物、助燃物、及温度要达到燃点，这构成了一个燃烧三角，称为燃烧三要素。三要素中，去掉了任何一个，燃烧三角都不能构成，燃烧也就不能继续下去。消防队灭火的时候，就是破坏这个燃烧三角，去掉燃烧三要素中的一个、两个或者全部，使燃烧过程终止。对于防风打火机来说，我们要做的正好相反，我们要努力维持燃烧三角，使三要素同时具备，这时，打火机就可以持续的燃烧下去。

在生活中，我们常常看到一些似乎是相互矛盾的常识，比如，我们可以一口气吹灭蜡烛，但是我们也知道一个成语叫“风助火势”，那么为什么会出现这种情况呢？这是由于燃烧过程中积蓄的热量多少不同造成的。对于烛火来说，燃烧过程平缓，产生和积蓄的热量都较少，有风的时候，风会带走火焰的大部分热量，使可燃物的温度降低到着火点以下，从而破坏燃烧三角。而较大的火势，比如森林大火，由于可燃物很多，燃烧过程剧烈，产生和积蓄了大量热量，大风也不能使可燃物温度降到着火点以下，反而带来更多的助燃物……空气（氧气），所以使得燃烧过程更加剧烈，火势的扩散也更快。

对于打火机来说，油是可燃物，空气是助燃物，我们维持其燃烧只需要使其温度持续的保持在着火点之上。风可以带走火焰的热量，越大的风，带走热量的速度就越快，那么我们只需要通过设计一种挡风装置，使流过火焰的空气速度降低到一定程度以下，火焰就可以持续燃烧了。防风墙就是这样产生的。接下来，我们来看看防风墙对流过火焰的气流产生了什么影响。

风水平吹向防风墙，防风墙的大部分地方是无孔，风被挡住被迫向两侧和上方流动，在有孔的地方，总量较小的空气穿过小孔，由于小孔旁边铁片挡住的区域是低压区，穿过小孔的气柱分散开，在燃烧室内部形成多股涡流。这些涡流由于彼此间方向不同，会相互扰乱、减弱甚至抵消，这样整个燃烧室内就形成了很多流速较低的乱流。这些流速较低的乱流对于棉芯的火焰来说，不足以迅速的带走热量，因此，棉芯火焰得以持续的保持在Z油的燃点以上，燃烧就得以维持。（当然，需要注意的是，此时z的火焰仅仅是维持燃烧而已，用来点烟还是有一些困难的）

当防风墙以外的风速加大时，穿过小孔的空气柱流速也加大，在燃烧室内形成的多股涡形乱流的流速也会加大。当燃烧室内部的乱流流速加大到，带走的热量多于火焰能够产生的热量时，燃烧过程被终止，火焰熄灭。据说，Zippo公司曾于1979年举行了一项科学性的Zippo抗风性能实验。实验以200型号Zippo为测试对象，结果显示其耐风性为时速32英里。


顺便说点相关的事，有人说，ZIPPO是防风的，为什么用嘴一吹就灭。我们可以对用嘴吹气的风速做一个估算。成年男子正常肺活量约是3500毫升，我们在吹气的时候，嘴唇形成的出气口约是0.5平方厘米。那么3500毫升（立方厘米）的气体全部通过0.5平方厘米的小孔的时候，会形成一个长度为7000厘米，也就是70米的气柱，一般一口气会在3秒左右吹完，那么每秒的风速大约是23.33米，这个数字在蒲氏风级表中已经相当于9级大风。换算过来合84公里/小时。而时速32英里相当于51.2公里/小时。现在你可能就知道了，就算你悠着劲吹气，风速也可能远大于室外的5级大风。



在45楼有朋友提出以下问题，一并解答~

原帖由 cnyunggy 于 2009-3-12 16:06 发表 那么防风墙为何要有小孔呢？没有不行吗？ 非常非常好的一个问题~~~ 这个问题，我并没有见过标准答案。所以只能将我自己的想法讲讲。 先说小孔存在的目的，再讨论没有小孔会发生什么。 正文里说了，防风墙上的的小孔，使得防风墙对于横风来说，有挡也有通，这样使得大量的、单一方向的空气流动，被迫分散成多股的，方向不一的，互相扰动的乱流。乱流的互相扰动，使得彼此间相互抵消，流速大大降低，这为棉芯的持续燃烧创造了好的外部条件。 那么，没有小孔会发生什么情况呢？ 不知道你观察过大风的时候背风的墙角里是什么情况：经常的，我们可以看到背风的墙角附近会形成小型的风的漩涡，打着转，裹着草叶、小纸片什么的。如果防风墙没有小孔，效果也非常类似（参下图）。 风在吹过防风墙的时候，被迫向上下左右移动，其中，向上移动的气流在防风墙顶部形成较高的风压，使得在越过防风墙的迎风面后向下移动，在到达防风墙后壁之前有一定幅度的下沉，在受到后壁阻挡后向下运动，扫过棉芯底部和防风墙前壁的背风面形成涡流。涡流的流速会低一些，但是由于没有相互扰动，所以对风速的降低并不十分明显，还是会带走棉芯的大部分热量，造成火焰熄灭。 我觉得你可以试试在玻璃杯底部点个半高的蜡烛，然后拿到大风的环境下试试。玻璃杯越高，靠近其底部的涡流风速越小，也可以是蜡烛不容易熄灭。但是对于Z来说，因为考虑到便携的尺寸问题，防风墙没有空间做得太高，所以采用小孔设计，用乱流相互抵消而降低风速，应该是个更好的选择。

奔腾年代

分析的很具体啊.  好.

zippo_1983

呵呵，比我以前画的那图还细致，真棒！

晖弟弟

写得真还是好啊。。

zippolang

很具体!
红布兄这么全面的分析!赞之!!!

[ 本帖最后由 zippolang 于 2008-5-21 16:20 编辑 ]

monghuan

学习了。。。看了2遍。。。。

zippojack

我只能说：“这都行？楼主你太牛B了！”

zippo_1983

其实简单地说就是大风经过小孔变成小风了。大风吹得灭，小风吹不灭，防风墙作用就是让大风变小。

老黄

学习了学习了，防风墙是这么个作用啊