典型通電導線燃燒特性與煙顆粒形譜特征研究.pdf

1、近年來，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會電氣化程度日益提高。電對人類產(chǎn)生的影響越來越大，應用范圍日益廣闊。大量用電設備隨之出現(xiàn)，電氣線路密布。這些電氣設備在造福人類社會的同時，引發(fā)火災的概率也相應增大。導線作為連接各種用電設備不可或缺的部分，使用量非常巨大，導致其發(fā)生火災的可能性更大。國內(nèi)外火災統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，導線起火在電氣火災的發(fā)生中所占比例重大，在低壓線路上表現(xiàn)尤為突出，給社會帶來了巨大的財產(chǎn)損失和人員傷亡?；馂奶綔y是導線火災防治的重要環(huán)節(jié)，

2、主要通過對導線火災過程中多個特征參量進行識別報警。因此，對通電導線火災特征參量進行研究很有必要。
　　本文旨在研究通電導線的燃燒特性和煙顆粒形譜特征，從通電導線的發(fā)熱、陰燃熱解、明火和火焰?zhèn)鞑サ倪^程出發(fā)，結合通電導線發(fā)熱、點燃和火焰?zhèn)鞑サ睦碚撃Ｐ停瑢Ρ确治鰧Ь€尺寸、外部輻射、環(huán)境壓力、通電電流等對其臨界點燃熱輻射、點燃時間、火焰形貌、煙顆粒形貌、煙顆粒粒徑分布、火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊忍卣鞯挠绊懀瑸閷Ь€火災的探測研究提供理論支撐。
　

3、　首先，根據(jù)通電導線發(fā)生火災的特點，通過合理的假設，建立了典型通電導線發(fā)熱、外部輻射點燃和火焰?zhèn)鞑サ睦碚撃Ｐ?結合導線熱物性及相應的數(shù)值計算方法，建立了典型通電導線點燃和火焰?zhèn)鞑サ臄?shù)值模型。
　　然后，研制了通電導線點燃與火焰?zhèn)鞑嶒炂脚_。結合低壓實驗艙，使用該平臺研究聚乙烯(PE)導線尺寸、外部輻射、環(huán)境壓力和通電電流等對其點燃和火焰?zhèn)鞑ミ^程的影響，并與數(shù)值模型進行對比驗證。實驗結果表明，導線的點燃時間隨外部輻射熱流的增大而減小

4、，隨導線通電電流的減小而增大，外部輻射熱流是影響點燃時間的最關鍵因素;隨著外部輻射熱流的減小，臨界點燃輻射熱流的實驗結果與點燃模型數(shù)值結果相似性變差，并且隨著電流的增大可能出現(xiàn)增大的情況;導線火焰高度隨著導線通電電流的增大而增大，火焰寬度基本保持不變;火焰體積與導線通電電流的關系:△VF∝I2;對實驗數(shù)據(jù)進行擬合，發(fā)現(xiàn)火焰?zhèn)鞑ニ俾逝c導線通電電流的關系:△vf∝I2，這與火焰?zhèn)鞑ツＰ偷挠嬎憬Y果相吻合;火焰?zhèn)鞑ミ^程中導線的最高溫度主要受火焰

5、輻射熱流影響，而與導線通電電流關系不大。
　　從火災探測的角度出發(fā)，研究了PVC導線通電電流大小及外部輻射熱流大小對導線點燃時間的影響，同時還研究了PVC導線通電發(fā)熱產(chǎn)生的熱解煙顆粒的形貌、濃度變化規(guī)律及粒徑分布規(guī)律。實驗結果表明，外部輻射熱流較小時，可能引起PVC導線點燃時間的增大;PVC導線明火煙顆粒呈現(xiàn)典型的分形凝聚體結構，熱解煙顆粒為球形焦油狀物質(zhì);PVC導線熱解煙顆粒的粒子數(shù)濃度(SPNC)、數(shù)中值粒徑(CMD)、幾何平

6、均粒徑(GMD)和幾何標準差(GSD)隨電流的增加出現(xiàn)一個二段變化趨勢，這與PVC的二段熱降解機制密切相關;PVC導線熱解煙顆粒粒徑分布為雙模態(tài)分布;熱解煙顆粒SPNC、CMD和GMD隨時間的變化規(guī)律也與PVC的二段熱解機制有關。
　　最后，根據(jù)通電PVC導線熱解煙顆粒粒子數(shù)濃度和粒徑分布的變化規(guī)律，發(fā)展了一種基于PNN網(wǎng)絡的導線火災煙溫氣復合探測系統(tǒng)及方法，提出了依靠火災預警時間進行智能判決的機制。該方法可以實現(xiàn)實時在線分析，并