文摘

调查火灾的行为在公用隧道以及吸烟吸烟预防和控制措施的重要意义耗尽浓烟效用隧道,实现高效的消防和救援,保证城市的正常运行。以效用隧道为研究背景,本文构建一个模拟计算模型实用的预防和控制火灾烟雾隧道使用PyroSim数值模拟软件和探索烟雾扩散条件下的规则,如建筑物天花板屏幕,改变防火分隔紧张,增加排烟设施。根据研究结果,在隧道充满了烟雾,天花板屏幕降低烟雾扩散率,和烟雾扩散率成反比天花板屏幕的高度。当防火门被打开,火烟扩散到相邻防火分区,和烟雾扩散率直接与防火门开启角度成正比。在隧道之前填满,机械排烟设施大大降低了烟雾扩散率高达50%。当整个隧道充满了烟雾,机械排烟设施的烟尘浓度显著降低效用隧道;烟气层温度下降了多达32°C,同时可见性提高了66%。通过研究隧道烟雾传播效用,本文的目标是确定最优的措施防治隧道烟雾传播效用。本文也可以为实际工程应用提供一些参考吸烟预防和控制效用隧道。

1。介绍

综合管廊,效用隧道不仅是一个城市地下隧道空间容纳各种各样的工程管道(如电力、通讯、燃料、加热和给排水管道)但同样重要的基础设施和支持城市的正常运行(“生命线”1]。促进电力隧道施工,中国政府出台了一系列文件,自2013年以来,国务院的意见等加强城市基础设施建设的指导意见国务院办公厅关于加强城市地下管线管理(2]。

随着城市现代化的加速在中国,效用隧道看到常数增加管道类型和管道密度,伴随着越来越多的火灾事故(3,4]。自效用隧道容纳各种各样的电缆正常运行必不可少的一个城市,在发生火灾的情况下,大量的电缆燃烧产生的烟将很快填补效用隧道,给消防救援行动带来显著的困难和影响城市的正常运行5- - - - - -7]。因此,调查火灾的行为在公用隧道以及吸烟吸烟预防和控制措施是非常重要的疲惫浓烟效用隧道,实现高效的消防和救援行动和保证城市的正常运行8- - - - - -10]。

国内外学者已经初步探索了如何预防和控制火灾效用隧道。福等人建立了一个地下隧道烟气传播实验模型基于理论分析和用它来研究流场和浓度场的规则隧道地下电缆火灾烟雾的实用程序(11]。刘等人提出了一个在南宁Foziling隧道烟气传播模型相似理论的基础上,使用SketchUp软件绘制它,用它来研究风速的影响效用隧道的烟流的规则。为了探索在隧道火灾烟雾的运输特点不同排烟条件下(12江),提出了一个理论模型增加CO浓度与时间的隧道,验证了模型,揭示了CO浓度和温度之间的差异在隧道的纵向分布13]。土耳其学者Merve阿尔泰等人声称,良好的通风条件将有助于预防和控制火灾的烟雾,探索汽车和其他障碍的影响在公路隧道的通风,并发现这些障碍大大影响烟流模式和临界通风速度和可能导致烟气回流(14]。

本文首先构建了一个使用字段数值模拟模型模拟软件,然后模拟烟雾蔓延在实用条件下隧道等建筑物天花板屏幕,改变防火分隔紧张,增加排烟设施。在此基础上,本文分析和总结了仿真结果以及提出了一些具体的吸烟预防和控制措施。

2。隧道火灾仿真模型的效用

2.1。建模
2.1.1。模型的泛化

在建模过程中,我们提到一段标准的公用隧道在城市(15]。这部分在总长度4公里。公用隧道组成的电力电缆室,水管道和通信电缆室,蒸汽管道舱,燃油管道小屋(图1)(单位:毫米)。


图1
标准段隧道部分的效用。

在这项研究中,重点是放在火灾产生的烟雾的电力电缆室公用隧道。效用隧道模型为210.0米×3.5米×4.0米大小。实用的隧道,一个防火分区200米长。防火分区建于200网站的模型和设计的甲级防火门(常闭)16]。

2.1.2。建筑防排烟系统

排烟系统的排烟能力的实用计算隧道6次/小时(17,18]。

2.1.3。电缆排列模式

隧道分布式10 kV和110千伏高压电缆两侧。在模型模拟,这些电缆被理想化的狭长对象204×0.7×0.7的大小(见电缆布置模式在表1)。

表1
电缆排列模式。

市场上的电缆有不同的点火点由于不同的绝缘材料。普通PVC材料的燃点是260°C,橡胶物质的热解温度是200 - 500°C,和交联的燃点氯乙烯材料约380°C。这个模拟实验中所使用的材料主要是纳米尺度的某人2O3/ PVC材料,点火点设置为300°C。这种材料形成一个Sb-CI阻燃系统通过增加某人的2O3。卤素的PVC材料在燃烧过程中阻止链式反应的目的,实现阻燃性(12]。

在模型(X= 99),火灾源面积0.52准备接近隧道的下边界。火源热释放率的增加直接成正比t2。中速火灾,火灾源750千瓦的最大热释放速率(13]。

2.1.4。天花板上的屏幕布局

公用隧道是全封闭结构,火来源是位于99.0网站在其最长的一面。为了节省成本,两个相同大小的上限屏幕被竖立在70.0米和140.0米的上限位置模拟。

2.2。火灾场景设置

火灾场景确定根据本研究的目标。表2显示了特定火灾场景设置公用隧道火灾模拟:

表2
火灾场景设置。
2.3。网建设

根据用户手册,网格的大小会影响仿真结果的准确性。因此,网格的大小不能任意选择需要证实了在模拟和计算。计算公式如下: 在哪里 是火的直径; 热释放率; 在初始条件下空气的密度; 是恒压比初始条件下的空气; 的初始温度环境; 初始条件下的重力加速度;和 筛孔尺寸。

火灾的最大热释放速率来源是1.5兆瓦。在这个时候, = 1 500千瓦, = 10, = 0.11 m。考虑的时间消耗和计算机性能模拟、网格大小设置为0.15米×0.15米×0.15米在实际的模拟。沿着IJK方向的空间坐标系统,网格采用泊松比的数量分布。在这个模拟过程中,共有1227744个网格划分。

3所示。火灾动力学模拟(FDS)仿真结果和分析

3.1。烟雾蔓延
3.1.1。天花板屏幕上烟雾扩散的影响

天花板屏幕0.5米和1米高度竖立在工作条件下的隧道天花板位置的2和3。分析表明,在火灾发展的早期阶段,吸烟花了很长时间扩散到两端的工作条件下隧道和填满整个隧道工况1相比2和3。花费的时间是直接与天花板屏幕高度成正比。

天花板屏幕降低烟雾扩散率,和烟雾扩散率上限屏幕高度成反比。上限0.5屏幕大小降低了烟雾扩散率12%;上限1.0屏幕大小降低了约23%(见具体的比较表3)。

表3
比较下烟雾扩散的工作条件1,2,3。

此外,天花板屏幕降低烟雾扩散率,和烟雾扩散率上限屏幕高度成反比。与此同时,由于天花板的安装屏幕,烟雾浓度和烟气层厚度在隧道中间工作条件2和3都比在工作条件下1;烟气层温度在工作条件下工作条件下的2和3都高于1。在这个位置,烟气层温度直接与天花板屏幕高度成正比。相对于屏幕0.5上限,上限1.0屏幕1增加了烟气层温度高达21°C(见表细节4)。

表4
比较工作条件下的烟气层温度1,2,3。
3.1.2。防火密封对烟雾的影响蔓延

可以从工作条件下的仿真结果1,4,5,防火门开着时,烟雾扩散率几乎没有影响到达两端的防火门。然而,当烟雾达到防火门的两端,烟层进入相邻防火分区的防火门打开。公用隧道段的烟气层厚度影响火灾事故开始增长速度降低。表5提供了一个比较的烟层厚度。在工作条件下4和5,烟层所花费的时间达到隧道层是直接与防火门开启角度成正比。烟雾所花费的时间在相邻防火分区达到隧道层孔径角成反比。

表5
比较工作条件下烟层厚度的1、4和5。

防火门的开放状态,相邻防火分区的空气进入实用程序段隧道火灾事故的影响。因此,电缆燃烧在火灾发展的早期阶段变得更加激烈,导致烟气层温度的增加。工况1相比,工作条件4和5有较高的烟气层温度。烟气层温度的上升直接与防火门开启角度成正比。具体而言,烟气层温度下开放90°角60°C下高于最多45°、68°C下高于关闭状态(见具体的比较表6)。

表6
比较工作条件下的烟气层温度1,4,5。
3.1.3。排烟设施对烟雾的影响蔓延

工作条件的基础上,1、工况6介绍了排烟设施隧道天花板。可以通过仿真结果的比较发现,由于热排烟通过效用的排气口隧道,烟雾扩散率,烟层厚度、隧道和烟雾层浓度显著下降。详细表7烟雾扩散率下降了50%,和烟雾层厚度减少了25%。

表7
烟雾蔓延在工作条件下的比较1和6。

由于疲惫的热烟的效用隧道,烟气层温度工况下6工作条件下显著低于1在同一时期,最大下降32(表8)。

表8
比较工作条件下的烟气层温度1和6。
3.2。分析能见度变化
3.2.1之上。天花板上的屏幕对能见度的影响

可以知道变化的工作条件下的可见度片2,3,1,在隧道被烟雾完全填满,天花板屏幕增加烟气层厚度和浓度烟小屋,从而减少能见度在隧道中间。能见度降低的程度是直接与天花板屏幕高度成正比。在400 - 500年代,天花板屏幕可见性产生了重大影响,下降了46%(表9)。

表9
比较工作条件下的能见度变化1、2和3。
3.2.2。防火密封对能见度的影响

根据工作条件下的仿真结果1、4和5,防火门被打开时,能见度的效用隧道段的影响火灾事故增加的可见性片位置。可见性的增加幅度是成正比的防火门开启角度,如表所示10。

表10
比较工作条件下的能见度变化1,4,5。
3.2.3。排烟设施对能见度的影响

通过分析仿真结果在工作条件下6和1,可以看出,排烟风扇部署时,效用隧道中的能见度显著增加了约66%(表11)。

表11
工作条件下的能见度变化比较1和6。
3.3。烟气成分和浓度的变化

以防效用隧道火灾的烟气成分相对复杂。在这项研究中,只选择了一氧化碳和二氧化碳的浓度分析。

工作条件下的仿真结果比较1、2和3显示,当了天花板的大招牌,一氧化碳和二氧化碳增加了速度,但他们的最大浓度的值保持不变。一氧化碳和二氧化碳气体的增加率是直接与天花板屏幕高度成正比。

同样,工作条件下的仿真结果,4和5表明,当防火门被打开了,一氧化碳和二氧化碳增加的速度,但他们的最大浓度的值保持不变。一氧化碳和二氧化碳的分布效用隧道相对统一的开放的防火门。当防火门开度角降低,气体的浓度在不同位置的隧道变得近了。

工作条件下的仿真结果比较1和6明确表示,当添加了防排烟设施,提高利率和最大浓度的一氧化碳和二氧化碳气体在隧道显著下降(数字2和3)。

(一)
(一)
(b)
(b)
图2
工作条件下的烟尘浓度变化比较1。(一)一氧化碳浓度。(b)的二氧化碳浓度。
(一)
(一)
(b)
(b)
图3
烟尘浓度变化在工作条件下比较6。(一)一氧化碳浓度。(b)的二氧化碳浓度。

4所示。结论

通过模拟实用隧道在不同工作条件下,本文得到的结果烟雾扩散的工具在各种条件下隧道。从分析可以观察到,当等措施构建天花板屏幕,改变防火分隔紧张,和增加排烟设施都被考虑在内时,烟雾传播遵循以下规则:(1)天花板屏幕在公用隧道时,他们显然阻碍烟雾蔓延在火灾发展的早期阶段。在实用的前提下保证最低能见度隧道,一个更大的屏幕天花板高度可能更重要的是阻止烟雾扩散。然而,当烟室的烟气层厚度超过上限的下缘屏幕,屏幕上天花板的阻碍作用的烟雾扩散被削弱。当整个电力隧道完全充满了烟,天花板屏幕几乎没有任何妨碍影响烟雾扩散。

考虑天花板屏幕满意控制烟雾扩散的作用在火灾发展的早期阶段,天花板屏幕应该建立在效用隧道,这样人们可以疏散到安全区域火灾发展的早期阶段。(2)当电力隧道的防火门是开放的,火烟进入相邻防火分区进门。在火灾发展的早期阶段,相邻防火分区的烟雾扩散率是成正比的防火门开度角;公用隧道段的烟雾扩散率的影响火灾事故是防火门开启角成反比。后期阶段,两个效用隧道段完全填满的火烟,和烟尘浓度,在这种情况下,几乎是一样的,在最初的工作状态。因此,效用隧道的防火门相邻火车厢通常应保持关闭,防止火灾烟雾进入相邻的火车厢通过打开防火门。(3)当排烟系统被添加到实用隧道,隧道排烟风扇提取热烟效用。在火灾发展的早期阶段,烟层厚度,浓度,温度,扩散速率的效用隧道均拒绝。具体而言,烟雾扩散速率,烟层厚度,和烟气层温度下降了约50%,25%,和32°C,分别。火灾发展阶段后期,当整个隧道已经完全填满的烟雾和热烟已经从工具中提取隧道,隧道烟雾层浓度下降。相比之下,可见性增加了高达66%。因此,增加排烟风扇效用隧道有助于有效控制烟雾扩散。相比之下,排烟系统时最有效的控制在公用隧道,抽烟,他们可以令人满意地降低烟尘浓度,提高能见度,增加人们在火灾中逃生的机会。

数据可用性

所有数据用于支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究得到了国家自然科学基金;江苏省重点实验室消防安全的城市地下空间,中国矿业大学和技术(批准号51708546);液氮灭火技术研究变电站电缆沟火灾和应急平台系统开发项目;和科技项目由国家电网河北电力有限公司有限公司(kj2020 - 041)