研究阻燃电缆在我的火焰传播特征

文摘

矿井火灾的聚合物燃烧是一个重要的因素。根据实际环境矿井隧道、电缆燃烧试验平台建立了研究电缆火蔓延速度的规律和烟雾温度在不同条件下,包括各种火灾荷载和通风速度。火焰变化和熔滴行为火蔓延过程中也进行了分析。实验结果表明,阻燃电缆可以点燃,不断燃烧在一定风速,但燃烧可以克制在高风速。阻燃电缆的燃烧速度是影响火灾荷载和通风速度。燃烧的水滴可以改变火焰的形状,因此点燃其他可燃材料。实验结果的分析提供了重要依据隧道火灾的预防。

1。介绍

近年来,高分子材料,如电缆和腰带,已广泛应用于矿山(1]。在电能的主要载体和信息传播,广泛分布在井下电缆。电缆是由导体、绝缘体填充物,包装,和鞘,电缆护套的和最常见的材料在中国是氯丁二烯橡胶(CR)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)与氯化聚乙烯(CPE),等等。而电缆过载的问题,短路,和其他错误,它可能会导致火灾和爆炸事故和高分子材料的使用会增加工作场所的火灾风险(2]。特殊的矿山环境,隧道属于半封闭式的空间,结构是非常复杂的(3),电缆排列在每一个隧道。一旦隧道中的电缆着火,有毒、有害气体从燃烧的电缆将在下游区域流动,威胁着矿工的生命安全4,5]。对于上面提到的原因,“煤矿安全法规颁布中国规定“阻燃电缆安全产品必须选择地下煤矿的迹象。“然而,阻燃电缆不不燃,可以燃烧在某些情况下(6]。例如,十名矿工遇难的阻燃电缆火灾发生在山西省的成成硫磺矿。

目前,国内外学者研究隧道电缆聚合物主要是分成两部分。一些建立了电缆燃烧实验平台根据隧道的实际环境,字符长度的电缆覆盖涂层在不同火灾荷载调查和通风条件。李(7)建立了电缆火灾模型在各种环境中分析电缆火灾的蔓延。Carcillo [8]研究了电缆的防火性能的影响在锥形量热计和电缆的结构和布局。徐(6]PVC-sheathed电缆的燃烧和阻燃特性进行了研究。梁(9)关注电缆火势蔓延和烟雾温度分布在一个丁字形的效用隧道。理查德(10]分析了火灾行为涉及多个火灾与纵向通风矿井漂移。其他学者用FDS软件模拟电缆火灾的发生,分析温度场的变化(11),烟流场(12,13),和温度的变化在不同类型的隧道火灾源权力(14- - - - - -17]。然而,很少有学者致力于电缆火势蔓延,很少有人注意到火灾荷载,通风速度对火焰形状的影响,电缆火灾火焰蔓延速度的影响,和融化滴可燃加热产生的聚合物。

摘要电缆布局和空气通风的作用在火上行为的一系列阻燃电缆的使用在中国的我是彻底调查。这项研究包括1和2的火焰传播过程安排在不同的风速条件下的电缆。

2。实验设计

隧道模型(见图1),打开两端,维度3 m×0.26米×0.26米(长×宽×高)。盒子的内部是由石棉板与某些保温,防火玻璃观察窗安装在侧面。电缆桥架的长度3米,宽度为0.2米放在隧道分为两层,下层和上层在0.03和0.13米的高度,从底部,分别。

一层热电偶安排在中央线的隧道测量温度。上面的五个热电偶A1-A5,从底部高0.15米,1,1.25,1.5,1.75,和2 m的进气口,分别。探针位于正上方电缆、热电偶的数据采集频率是每次5 s。

电缆隧道火灾的主要是由外部点火或短路引起的,这两个发生在稳定热源的存在。在这项研究中,实验源火燃烧的松树和柴油燃料。点火来源位于进气口1米的距离,允许观察电缆的燃烧过程。

火蔓延过程中的质量损失来衡量一个电子天平测量范围为2000 g和0.01 g的准确性(WT C20002系列)。质量损失率是得到进一步的数据处理。

在实验中,改善通风,轴流式通风机(SFG 3 - 2)与通风管道的长度1米。此外,高速摄影(索尼ilce - 5100 l aps - c)设置1米的隧道模型,用于记录火焰蔓延速度、火焰高度、火焰蔓延隧道电缆燃烧的痕迹。

根据国家标准JB / t8735.2 - 2016,实验材料(见图2)阻燃电缆(type3×2.5) 11毫米直径,鞘的乙烯丙烯二烯橡胶绝缘。单引号和双电缆长度1米选择和建造的桥架。一旦电缆点燃,火源将被删除。通过改变火灾荷载和风速,燃烧速度和每个测点的温度,以及火焰蔓延的跟踪,测量获得电缆火灾的变化。结果用于指导隧道电缆的防火设计。

3所示。结果与讨论

3.1。热释放率的分析电缆

热释放率的固体可燃,测量火灾隐患的一个重要参数,在单位时间内所释放的热量燃烧材料。在目前的研究中,100克样品电缆被烧死在一个电子天平。密闭空间的大小是175毫米×150毫米×90毫米。两边空间通风与空气的流量2 m³/分钟。泵安装在管道,和新鲜空气从环境中添加底部的实验房间。电缆样本被点燃时,和外部热通量是25千瓦/ m²。当电缆着火,消除外部热通量。动态数据电缆的质量记录由一个电子天平每隔5 s,因此,可以获得质量损失率。最后,电缆热释放率计算由以下方程: 在哪里热释放率,千瓦;可燃物的燃烧效率的因素(α= 1完全燃烧;通常范围从0.3到0.9);米是可燃的质量损失率,公斤/ s;和问是可燃的平均热值,焦每千克。橡胶是35的燃烧热价值×10³焦每千克。

图3表明,橡胶电缆样品的热释放率的气流速率2 m³/分钟。当温度达到一定水平时,顶层的橡胶开始裂缝,产生挥发性的气体点燃到一定浓度。然后,热释放率在短时间内大幅增加,达到峰值随着热解可燃气体的增加。随着空气的供给,电缆护套不断接触氧气和热量释放速率进入稳定阶段,使燃烧继续。

3.2。天然气燃烧过程中温度变化

火灾气体温度是指气流温度测量在中间部分代表温度的隧道。A1-A5温度曲线,分别用不同的颜色表示曲线。数据4和5表明,隧道中燃烧的氧气供应更充足的11个赫兹的粉丝。温度相对稳定的发展阶段,而衰减阶段的转折点,也是显而易见的。

火灾气体温度A1-A5(见图5)双电缆均高于相应的值和单一电缆(见图4)。的最大单一电缆火灾气体温度和双电缆170°C - 180°C和400°C - 500°C,分别。

3.3。火焰传播速度

图6介绍了电缆的火焰速度的变化曲线在不同火灾荷载与风扇11赫兹的频率。根据测试结果,电缆的火焰速度与火灾负荷增加。这是因为,在一个狭小的空间里,释放热量,大量的电缆很容易收集和cross-radiation电缆是显而易见的并且可以预热未燃的电缆和促进他们的燃烧。

此外,正如燃烧不断蔓延,火焰速度降低和拐点出现,表明绑定联合或搭接的火焰也会影响火焰燃烧速度。

当风机频率增加到15赫兹,燃烧扩散长度不断减少,直到火熄灭,表明风速过高抑制燃烧。这主要是由于气流冷却效果会产生干扰的电缆的火焰。结果,获得热未燃烧面积的减少和火焰速度减慢。电缆火灾蔓延长度也相应减少。

3.4。火焰蔓延的特性分析

在实验中,单一的电缆和双电缆的火焰传播过程是由高速摄影机记录。通过观察,就可以发现,热接触时的燃烧开始点火的来源是在点火限额内的温度和温度高于燃点。图7介绍了火焰蔓延在无风条件下电缆燃烧的图像。火焰形状随时间:从单峰火变为双峰,然后组,而火焰蔓延的长度不断增加。

随着烟雾在隧道、电缆和氧之间的联系是打扰。一百四十三秒后开始燃烧,它进入衰减阶段,202年代将熄灭。它可以得出结论,橡胶电缆保持燃烧加热易燃的热分解。只要热量供应电缆足以维持聚合物降解所需的火焰,火焰燃烧将会继续,否则,会死。

图8介绍了单一电缆燃烧的火焰蔓延的图像与风扇11赫兹的频率。火焰燃烧在这个风扇的风向频率。在129年代,一部分产生的热能未燃烧的气体火焰流区域,导致聚合物的热分解。然后热分解产生的可燃气体与空气中的氧气结合,促进燃烧的火焰蔓延而不中断。

在311年代,火焰温度和压力梯度的影响在隧道火灾的顺风面节流效应的来源。新鲜空气流入隧道的火灾源在底部沿着风的方向,而火灾产生的烟流源流动相对地在天花板上的隧道在逆风侧和回滚到火的源头。回流烟可以使可燃物在迎风面着火。与此同时,烟流滚在隧道可能诱发瓦斯爆炸与新鲜空气混合的迎风面火源和流回源。

熔融出现在1244年代。从电线燃烧熔融逐渐分离,电缆的火焰跳跃很大。电缆的液滴分离似乎是燃烧,因为它从电缆脱落。在这滴时刻,电缆上面的火焰变得更薄和更长的火焰体积明显下降(18- - - - - -20.]。

图9显示了双电缆燃烧的火焰蔓延的图像与风扇11赫兹的频率。在64年代,火进入开发阶段。双电缆产生的热量积累,这样火焰高度和火势蔓延速度明显快于那些场景与单一电缆。

加热电缆的温度大幅增加,在449年代。因为温度高于熔点或粘性流温度、电缆将逐渐软化直到452年代熔岩流。这是由于热塑性聚合物的分解使其分子量和粘度降低。因此,越来越多的熔滴或融化。液滴的温度下降长途后,可以点燃其他可燃物。火的范围可能扩大如果不处理,造成火灾的快速发展和严重的后果。

4所示。结论

(1)激烈的阻燃电缆可以分解和着火。在一定的风速条件下,部分热量产生的火焰气体流向未燃烧区域,使聚合物在这些领域将被分解并开始燃烧。风的速度不断增加,抑制燃烧,直到火灾扑灭。因此,风速会影响电缆火灾蔓延。(2)在燃烧过程中,电缆展品熔融流动现象,产生大量的熔岩火焰形状的变化。熔滴的温度较高长途旅行后可以点燃其他可燃物。(3)影响火焰的温度和压力梯度在隧道火灾的顺风面节流效应的来源。回流烟现象产生。与此同时,烟流回滚在隧道与新鲜空气混合的逆风侧火源和流回源,这可能引起瓦斯爆炸。

数据可用性

图数据在本文中用于支持本研究的发现可以发布应用程序的安全科学与工程学院辽宁科技大学,谁能与相应的高客作者联系,和电子邮件gaoke@lntu.edu.cn。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

摘要财务支持的中国国家重点研发项目(没有。2017 yfc0804401),中国自然科学基金(批准号。51774169;51574142),中国博士后科学基金会(没有。2017 m611253),辽宁省自然科学基金(没有。20170540422),辽宁特聘教授基础(批准号551710007007,篇名为《研究瓦斯爆炸冲击波的传播规律在通风系统中,2018.1 - -2020.12”)。

引用

1. h·f·t·f·他·w·h . Wang Mi et al .,“综合评价火灾风险的三种聚合物材料基于锥,”工业安全和环境保护,44卷,不。10日,5-19,2018页。视图:谷歌学术搜索
2. z . m .罗b·苏问:李et al .,“微观结构的起始多种可燃气体爆炸,”能源和燃料,33卷,不。8,7738 - 7748年,2019页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. 刘邓高k, l . j ., j . et al .,“矿井通风阻力系数反演研究遗传算法的基础上,“采矿科学档案4卷,第826 - 813页,2018年。视图:谷歌学术搜索
4. w . Cheng x, j .谢和y赵,“智能凝胶旨在控制煤的自燃:防火和灭火性能,”燃料卷,210年,第835 - 826页,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. 任x, x, d .雪et al .,“小说硅酸钠/聚合物复合凝胶防止煤炭自燃,”《有害物质卷,371年,第654 - 643页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. l . n .徐z施c, d . Wu”实验研究典型的电缆在锥形量热计,“《安全与环境,12卷,不。5,210 - 214年,2012页。视图:谷歌学术搜索
7. l . w .停数值模拟的综合管和电缆火灾首都经济贸易大学,北京,中国,2012。
8. m . Carcillo a·s·卡罗·r·桑尼et al .,“火行为锥形量热计:电缆的电缆结构和布局的影响,“消防安全》杂志于页。12日至21日,卷99举行,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. k .梁x f, w . g . et al。”研究电缆火势蔓延和烟雾在t形截面的温度分布效用隧道,”在热能工程案例研究,14卷,1 - 10,2019页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. h·理查德“火行为的多个火灾与纵向通风、矿井漂移”国际矿业科技杂志》上卷,29号2、245 - 254年,2019页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. y妞妞和w·李”,模拟电缆火灾的研究价值在电缆隧道,”Procedia工程,43卷,第573 - 569页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. t Beji和b .谢谢,”数值模拟全面电缆桥架火使用小规模的测试数据,”火和材料,43卷,不。5,486 - 496年,2019页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. d, l·h·胡r·霍et al .,“纵向气流的影响在通道火灾烟气分层,”燃烧科学与技术》杂志上,16卷,不。3、252 - 256年,2010页。视图:谷歌学术搜索
14. m .菊池清水k . n .桥本,o . Fujita“点火的数值和实验研究绝缘电线与长期过剩电流供应在微重力下,“燃烧学院学报》上,36卷,不。2、3063 - 3071年,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. 工程学系。分钟,B.-j。歌曲“点火和火灾风险研究电热丝,”韩国安全管理和科学杂志》上,17卷,不。4、113 - 121年,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. o·m·西蒙表示,在b . Forell, d . Kronung和w·Klein-Heßling”实验和数值分析的影响电缆托盘安排产生的质量损失率和火灾蔓延,“火和材料,43卷,不。5,497 - 513年,2019页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. y·e·泽和l . Lei温度场和烟流l型电缆隧道火灾的”消防科学与技术,37卷,不。1,37-41,2018页。视图:谷歌学术搜索
18. 李x k w·f·杜,z s徐”效率阻燃电缆涂料在电缆隧道火灾测试中,“南京理工大学学报(自然科学版),33卷,不。2,38-41,2011页。视图:谷歌学术搜索
19. w·Plumecocq l . Audouin, p . Zavaleta”水平电缆桥架在一个良好的局限和机械通风罩使用两区域模型,”火和材料》第六卷,第542 - 530页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
20. h .他熔融的热塑性滴行为引起传播爵士在精力充沛聚乙烯绝缘电线、中国科技大学、安徽,中国,2017。

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