為撲滅火災(zāi)創(chuàng)造了條件研究背景防火涂料在電纜隧道中的應(yīng)用課件

1、電纜防火涂料阻火有效性試驗(yàn)研究學(xué)科專(zhuān)業(yè)：消防工程匯 報(bào) 人：李 曉 康中南大學(xué)防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所2匯報(bào)內(nèi)容一 研究背景二 研究?jī)?nèi)容三 電纜燃燒性能試驗(yàn)研究四 電纜水平燃燒試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究五 結(jié)論3一、研究背景 本課題以電纜隧道為研究背景，電纜隧道中常用的阻火措施包括： 1.采用阻燃電纜 2.采用細(xì)水霧滅火系統(tǒng) 3.采用結(jié)構(gòu)防火措施電纜隧道布局電纜隧道內(nèi)防火隔斷4使用阻燃電纜并不能有效阻止火災(zāi)蔓延；自動(dòng)滅火系統(tǒng)造價(jià)高、效率低下、技術(shù)不熟；防火隔斷在火場(chǎng)高溫的作用下存在破裂、失效的可能。 防火涂料對(duì)火災(zāi)的抑制作用顯得尤為重要： 涂料能夠在一定程度上延緩火焰的蔓延，甚至將火災(zāi)限制在一定范圍內(nèi)

2、，為撲滅火災(zāi)創(chuàng)造了條件。一、研究背景防火涂料在電纜隧道中的應(yīng)用51. 錐形量熱儀試驗(yàn)電纜的燃燒性能 通過(guò)熱特性和煙氣特性 ，通過(guò)熱釋放速率、煙氣生成速率、點(diǎn)燃時(shí)間等參數(shù)衡量防火涂料的阻火效果。2. 水平燃燒試驗(yàn)電纜的延燃長(zhǎng)度 設(shè)計(jì)符合電纜隧道實(shí)際環(huán)境的試驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行電纜水平燃燒試驗(yàn)，研究延燃長(zhǎng)度隨火災(zāi)荷載和通風(fēng)速度的變化規(guī)律。3. 數(shù)值模擬分析驗(yàn)證涂料阻火的有效性 利用錐形量熱儀數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值模擬，與對(duì)水平燃燒試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。二、研究?jī)?nèi)容6試驗(yàn)材料銅芯（32.5+11.5mm2，直徑11mm）YJV電纜以及YDAH-102型水性電纜防火涂料（反復(fù)涂刷5次，干燥厚度0.5mm）。分別對(duì)普通Y

3、JV電纜和涂刷防火涂料電纜進(jìn)行試驗(yàn)，熱輻射強(qiáng)度分別選擇20kW/m2、25kW/m2、35 kW/m2、50 kW/m2 、75kW/m2。三、錐形量熱儀試驗(yàn)7三、錐形量熱儀試驗(yàn)1.熱釋放速率對(duì)比分析YJV電纜熱釋放速率涂刷防火涂料電纜熱釋放速率8三、錐形量熱儀試驗(yàn)輻射強(qiáng)度25kW/m2 和75kW/m2熱釋放速率對(duì)比曲線(xiàn)總熱釋放量和火災(zāi)增長(zhǎng)指數(shù)對(duì)比火災(zāi)增長(zhǎng)指數(shù)FIGRA index=peak HRR/time to peak9三、錐形量熱儀試驗(yàn)2.煙氣生成速率對(duì)比分析YJV電纜產(chǎn)煙速率涂刷防火涂料電纜產(chǎn)煙速率10三、錐形量熱儀試驗(yàn)輻射強(qiáng)度25kW/m2 和75kW/m2產(chǎn)煙速率對(duì)比曲線(xiàn)總產(chǎn)煙

4、量和CO產(chǎn)率對(duì)比11三、錐形量熱儀試驗(yàn)3. 熱響應(yīng)參數(shù)對(duì)比 電纜的著火性能主要由最外層的護(hù)套材料決定，YJV電纜的護(hù)套材料為聚氯乙烯，導(dǎo)熱系數(shù)小，從電纜燃燒過(guò)程來(lái)看，熱量不易穿透護(hù)套材料，因此YJV電纜屬于熱厚型材料。利用1/tig1/2對(duì)輻射熱通量作圖所得的曲線(xiàn)斜率的倒數(shù)是其熱響應(yīng)參數(shù)（thermal response parameter，TRP）12YJV電纜和涂刷防火涂料電纜的熱響應(yīng)參數(shù)分別為：TPRe=202.02 kWs1/2/m2，TPRc=309.60 kWs1/2/m2。 熱響應(yīng)參數(shù)反應(yīng)了材料的被點(diǎn)燃能力，其數(shù)值越大越不易被點(diǎn)燃。 防火涂料使得電纜材料的熱相應(yīng)參數(shù)增大，點(diǎn)燃難度

5、增加，體現(xiàn)了一定的阻火性能?；貧w曲線(xiàn)三、錐形量熱儀試驗(yàn)13四、水平燃燒試驗(yàn)1.試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì) 本課題主要研究通風(fēng)速度和火災(zāi)荷載對(duì)涂刷防火涂料電纜延燃長(zhǎng)度的影響，試驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)具備以下幾個(gè)功能：（1）能產(chǎn)生穩(wěn)定的火源功率（ 72kW ）；（2）能改變通風(fēng)狀況（6種風(fēng)速，02.4m/s）；（3）能進(jìn)行關(guān)鍵參數(shù)的測(cè)量（溫度，風(fēng)速，延燃長(zhǎng)度）；（4）符合電纜隧道實(shí)際環(huán)境（試驗(yàn)箱尺寸3.511m3 ）；（5）便于觀(guān)察試驗(yàn)現(xiàn)象（觀(guān)察窗30.5m2）。電纜橋架長(zhǎng)3m，寬0.3m，下層高0.4m，上層高0.7m14四、水平燃燒試驗(yàn)試驗(yàn)箱內(nèi)部示意圖（后視圖） 15火源功率的確定 試驗(yàn)采用直徑30cm的油盤(pán)火，燃料為柴

6、油，火源功率通過(guò)稱(chēng)重法測(cè)量?；鹪吹臒後尫潘俾士赏ㄟ^(guò) 計(jì)算。 受限空間中柴油燃燒效率約為0.8，可將油盤(pán)燃燒前后的質(zhì)量差與燃燒時(shí)間的比值作為柴油的質(zhì)量損失速率。柴油的燃燒熱值約為52000kJ/kg試驗(yàn)中，將1.5L柴油倒入油盤(pán)內(nèi)點(diǎn)燃，燃燒持續(xù)685s，油盤(pán)質(zhì)量減小1.185kg，火源功率約為72kW。四、水平燃燒試驗(yàn)16四、水平燃燒試驗(yàn)2.YJV電纜水平燃燒試驗(yàn)對(duì)YJV電纜進(jìn)行試驗(yàn)，均是在0m/s風(fēng)速條件下進(jìn)行： 敷設(shè)6根電纜，寬度約65mm時(shí)，延燃長(zhǎng)度 0.6m；敷設(shè)24根電纜，寬度約265mm時(shí)，經(jīng)過(guò)25min15s，3m長(zhǎng)電纜全部燃盡。YJV電纜燃燒后圖片17試驗(yàn)結(jié)果表明，火災(zāi)荷載量對(duì)電

7、纜延燃長(zhǎng)度有決定性影響。電纜數(shù)量少釋放的熱量有限，煙氣層溫度較低未燃區(qū)域電纜獲得的熱量少不易燃燒；電纜數(shù)量多熱釋放量大，交叉輻射增強(qiáng)熱量和高溫?zé)煔馊菀拙奂铀偃紵Ｋ?、水平燃燒試?yàn)18四、水平燃燒試驗(yàn)3.受防火涂料保護(hù)電纜水平燃燒試驗(yàn)試驗(yàn)方案及結(jié)果19四、水平燃燒試驗(yàn)試驗(yàn)過(guò)程圖片20四、水平燃燒試驗(yàn)通風(fēng)因素影響研究通風(fēng)速度是電纜隧道火災(zāi)的重要影響因素之一。 提高通風(fēng)速度能顯著加速火焰蔓延，原因是火焰在風(fēng)的作用下傾斜，導(dǎo)致未燃電纜獲得的熱量增加，加快了燃燒區(qū)新鮮空氣的補(bǔ)給速度，加速了其熱解與燃燒；當(dāng)氣流速度大于一定值后，燃燒受到通風(fēng)的抑制，這是由于氣流的冷卻作用加強(qiáng)，并且對(duì)火焰產(chǎn)生擾動(dòng)。延燃長(zhǎng)度

8、隨風(fēng)速變化曲線(xiàn)21四、水平燃燒試驗(yàn)火災(zāi)荷載因素影響研究 試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，通風(fēng)速度一定時(shí)，電纜延燃長(zhǎng)度隨敷設(shè)寬度的增加呈指數(shù)增長(zhǎng)。 22四、水平燃燒試驗(yàn)不同風(fēng)速條件下延燃長(zhǎng)度擬合公式234.數(shù)值模擬選用FDS軟件作為數(shù)值模擬工具。模型的空間尺寸為3.5m1m1m ，網(wǎng)格數(shù)為702020。采用錐形量熱儀數(shù)據(jù)作為輸入?yún)?shù)。四、水平燃燒試驗(yàn)試驗(yàn)場(chǎng)景及其模擬結(jié)果24四、水平燃燒試驗(yàn)YJV電纜（0m/s，24根）涂刷防火涂料電纜（1.6m/s，24根）數(shù)值模擬過(guò)程25五、結(jié)論錐形量熱儀試驗(yàn)表明，電纜防火涂料的抑煙性能較差，但對(duì)電纜熱釋放速率的抑制作用較明顯，并且使電纜的點(diǎn)燃難度增大。水平燃燒試驗(yàn)表明，火災(zāi)荷載量對(duì)電纜延燃長(zhǎng)度有決定性的影響，主要表現(xiàn)為少量電纜不易持續(xù)燃燒，而大量電纜則容易發(fā)生延燃。通風(fēng)速度是電纜隧道火災(zāi)的重要影響因素之一。提高通風(fēng)速度能夠使電纜表面火焰傾斜，加速電纜的熱解與燃燒。但是當(dāng)氣流速度大于一定值后，由于氣流的冷卻作用和對(duì)火焰的過(guò)度擾動(dòng)會(huì)使燃燒受到抑制。26五、結(jié)論通風(fēng)速度一定時(shí)，電纜延燃長(zhǎng)度隨敷設(shè)寬度增加呈指數(shù)增長(zhǎng)?？筛鶕?jù)隧道內(nèi)通風(fēng)速度和電纜