油柱直径对变压器油燃爆特性影响实验研究

特高压换流变压器管件内的变压器油易蒸发并形成可燃的油气混合物,当点火源存在时,变压器油燃爆会造成电力设备严重破坏。目前,有关变压器油爆炸动力学演化规律的实验研究匮乏,采用压力传感器测压和高速相机记录火焰形状,研究了油柱直径对变压器油爆炸超压演化和火球行为的影响。实验结果表明,随着油柱直径从93 mm增加至350 mm,最大超压和反射超压均呈现先增大后减小的趋势。随着压力测点与爆炸中心之间的距离增大,最大超压呈现逐渐下降的趋势。当油柱直径从153 mm变化至350 mm时,炸药爆炸诱导的变压器油火球行为相似,爆炸火球的传播以竖直向上扩展为主。变压器油爆燃火球的最大高度和最大面积随着油柱直径增加呈现先增大后减小的变化趋势。

气云爆炸条件下消防炮的抗爆性能研究

以换流变压器站变压器燃爆防控及消防应用为背景,针对变压器在失控条件下可能发生的燃爆事故,通过设计模拟试验,完成变压器燃爆事故的模拟。进而对现有消防设备消防炮的功能可靠性和抗爆性能进行验证。结果发现,在高温、高压的气云爆炸火球范围内,消防炮的抗爆性能无法满足实际需要,在变压器爆炸后存在功能损失的情况。发现了消防炮自身的抗爆薄弱环节,提出了消防炮抗爆设计及安装改进建议。可为换流变压器站的抗爆型消防炮设计提供基础数据参考。

压缩空气泡沫在长距离管路输送中压降的数值模拟

基于Fluent对压缩空气泡沫在长距离管道中的流动特性进行了数值模拟研究,将压缩空气泡沫近似为弥散流,采用Saplart-Allmaras模型模拟了不同管径下压缩空气泡沫以及不同泡沫原液浓度的AFFF泡沫在长距离管道内的流动及压降变化。模拟结果表明,随着距离变化,各管径管道内压降均呈现线性变化,且随着压缩空气泡沫的流动,压降线性增大。管道管径对管内压降变化具有显著影响,管道直径越小,管道内压降越大;泡沫原液浓度对压降的影响较小,且压缩空气泡沫在长距离输送中的压力随距离线性衰减。将模拟结果与长距离输送的试验结果进行了对比,误差在10%以内。

升温模式对防火密封胶燃烧及理化性能的影响

为研究防火密封胶在不同火灾场景下的燃烧及理化性能变化,针对特高压直流换流站中可能出现的标准、电力及碳氢火灾情况,研究3种升温模式对防火密封胶燃烧过程的影响及燃烧后不同时刻的理化性能变化。燃烧过程重点关注质量变化,理化性能重点关注腐蚀性、耐水性、耐酸性、耐碱性、耐油性、耐湿热性和耐冻循环性等,进而比较3种升温模式对防火密封胶的影响。结果表明:电力和碳氢火灾的前期危险性远高于标准火灾。燃烧120 min后,3种升温模式下防火密封胶的总失重率基本相同,均达到85%。火灾升温后,防火密封胶的耐水性和耐酸性都被严重破坏。电力火灾和碳氢火灾较标准火灾对防火密封胶的耐湿热性和耐冻融循环性影响更大。

防火泥耐火模拟试验前后性能变化研究

研究典型弹性防火封堵材料防火泥在火灾前后的性能变化,针对换流站中可能出现的标准、电力及碳氢火灾情况,研究其对防火泥的燃烧质量、背火面温度和理化性能的影响,其中理化性能重点关注密度、腐蚀性、耐水性、耐酸性、耐碱性、耐油性、耐湿热性和耐冻融循环性的变化。结果表明:3种火灾升温情况下,防火泥的失重峰值出现在20~35 min,火灾升温60 min造成防火泥近50%的质量损失。防火泥具有优异的耐火性能,能有效阻止火焰和热量的传递,经3种火灾升温后背火面的温度远低于阈值180℃。将火灾后的防火泥二次升温监测背火面温度变化,结果依然远低于阈值180℃,即火灾后的防火泥二次重复使用依然可以保持优异的耐火性能。火灾升温对防火泥的密度、耐酸性及耐冻融循环性造成影响,但对腐蚀性、耐水性、耐碱性、耐油性和耐湿热性影响不大。

三种升温模式下钢构件火灾危险性分析

为了研究变电站中可能出现的标准火灾、电力火灾和碳氢火灾三种火灾模式对无防火保护钢构件的影响,首先使用自制的耐火实验炉对三种火灾升温模式下不同厚度钢板达到临界温度的时间进行了实验分析;然后采用ABAQUS软件对实验结果进行了模拟复现,并对不同升温模式下钢构件达到临界温度的时间与钢构件荷载比的关系进行了数值模拟。结果表明:标准火灾升温模式下钢构件达到临界温度的时间为16~23 min,电力火灾、碳氢火灾升温模式下钢构件达到临界温度的时间为2~6 min,电力火灾和碳氢火灾升温模式下钢构件达到临界温度的时间相对标准火灾升温模式有急剧缩短,平均缩短幅度超60%,最大幅度达86.3%;数值模拟结果显示电力火灾、碳氢火灾升温模式下钢构件荷载比大于0.70时其达到临界温度的时间均低于6 min,钢结构稳定性失效的危险性较大,且钢构件的荷载比越大其到达临界温度的时间越短,两者之间具有较强的线性关系。该研究结果对多种火灾升温模式下钢构件的防火保护设计具有一定的参考价值。

密闭空间在不同热环境下的火灾烟气填充特性及壁面热传导效应

采用火灾数值模拟软件FDS,模拟船舶内部舱室空间处于不同热环境下的火灾烟气填充特性,发现恒温环境和低差温环境对火灾烟气的填充过程几乎没有影响,但是当密闭空间竖向差温达到一定范围时,对其填充过程影响巨大;同时通过密闭空间壁面的热传导效应的分析,不同热环境对密闭空间金属壁面的影响区域及程度均有所不同。

船用长通道顶棚下方烟气温度分布规律及蔓延运动分析

基于大涡模拟(LES)方法获得烟气温度与速度,结合烟气在特殊长通道的结构特征,分析其温度分布规律与运动规律,发现温度边界层与速度边界层可以很好地表征烟气运动,顶棚下方0.015m处的烟气温度可以代替最高温度,与壁面对流传热的最高温度预测公式符合很好。

基于Pathfinder的考虑不同出口位置的舰船舱室疏散问题

通过模拟某舰船生活区舱室人员的疏散过程,得出其疏散规律,并对舱室内部房间出口进行优化,得出最优的出口设置。结果表明:人员在该舱室内进行疏散时,易产生拥堵,人均拥堵时间占人均疏散时间的29.41%,拥堵的位置位于走廊的中部与各汇流区域;优化后,疏散效率最高能提高6.82%,且出口靠左布置的效果明显优于其他2种布置条件,建议采用出口的靠左布置。

BIPV系统的消防安全研究综述

首先对光伏建筑一体化(BIPV)系统的发展状况和光伏组件的分类进行了阐述,分析了BIPV系统引发的火灾的危险性;其次,系统地介绍了光伏组件及其内部可燃性封装材料的火灾特性、光伏组件对建筑火灾危险性的影响机制,以及光伏组件引发的火灾的灭火技术等方面目前已有的研究成果;最后,针对现有研究的不足,从光伏组件热解燃烧特性、组件对建筑围护结构火灾安全影响机制、电力故障引发自燃特性、光伏发电系统火灾的灭火技术及光伏发电系统火灾的智能探测监控等方面对未来的研究进行了展望。

变压器油爆炸作用下的消防设备抗爆实验研究

为了研究变压器油爆燃特性和消防设备抗爆性能,开展了不同起爆药量和不同变压器油量下的消防设备抗爆实验,实验采用高速相机拍摄爆炸火球演变图像,利用3只压力传感器测量爆炸超压。实验结果表明,变压器油的爆炸超压时程曲线上可明显观察到4个超压峰值,分别为药包爆炸超压峰值、起爆药包爆炸后气体和油雾过膨胀诱导的负压峰值、反射波经过油雾衰减后的超压峰值及油雾爆炸超压峰值。随着变压器油量增加,变压器油雾爆炸火球的最大扩展半径增加,爆炸火球扩展速率则快速减小,消防水炮、消防水管和CAFS喷淋管位置的冲击波超压明显减小。由于起爆药量和变压器油量的限制,最大爆炸超压仅约30kPa,未导致消防设备明显损伤。

扫描/透射电子显微技术在土壤环境微生物相互作用超微结构研究中的应用进展

超微结构技术与土壤和微生物等学科的交叉融合,使得相关研究的尺度向着更直观与更微观的两极方向延伸.微生物与土壤组分的相互作用贯穿于整个土壤多相微界面体系,是土壤中最具活力的因子,深刻影响着环境污染物的迁移转化及归趋行为.扫描和透射电子显微技术的结合能够将土壤与微生物组成的高活性超微界面体系可视化,是当今土壤界面化学研究的前沿方向.介绍扫描和透射电子显微技术结合能谱、高角度环形暗场像、电子衍射分析等手段的基本原理和其应用于环境微生物领域的制样要求;综述应用扫描/透射电子显微技术研究环境胁迫下微生物的形态变化特征、微生物与土壤固相组分的作用、微生物与微生物之间交互作用的超微结构特征,以及结构和形貌观测及化学成分分析;通过扫描/透射电子显微技术揭示土壤微生物与污染物的作用机制,跟踪环境污染物的转化和迁移特征.已开展的研究发现,微生物容易附生于土壤颗粒表面,且通过调整自身细胞表面结构,改变自身转运有机物的通道,从而代谢污染物;共培养模式具有协同效应,在降解有毒有机污染物和处理废弃物方面效率更高,从而加速土壤中污染物的转化与降解过程.此外,还总结了通过扫描/透射电子显微技术如何深入挖掘有生命土壤的超微界面作用机理,展望扫描/透射电子显微技术未来的可能研究方向,期望能进一步促进土壤微生物技术在环境修复领域的深入发展与广泛应用.

典型变电站阻燃低压电缆外护套材料火灾条件下热解固气产物特性及反应机理

变电站作为电力系统的核心部分,一旦发生火灾将可能造成严重的后果,研究变电站电缆的热解反应机理具有重要的现实意义。目前,针对变电站电缆热解机理,特别是元素变化规律和气体产物定量的研究较少。该文针对典型变电站阻燃低压电力电缆(ZRB-VV22-0.6/1.0 kV型)的外护套材料开展无氧条件下的热解动力学、固气产物特性及反应机理研究。利用热重实验(thermogravimetric,TG)研究外护套在氮气气氛下的热解行为,发现其热解主要分为2个阶段,应用Friedman、FWO和KAS方法,计算得到活化能分别为145.17和241.71 kJ/mol。采用场扫描电镜和X射线能谱仪联用技术(EDS)对原料和热解残碳进行元素分析,发现热解导致C元素挥发,其质量占比在热解后明显降低;Ca、Mg、Si元素无法挥发,以氧化物或其他化合物的形式保留在残碳中,质量占比明显升高;Cl和O元素部分挥发,质量占比有所升高,其中Cl元素的挥发可推断产物中存在HCl。进而,利用热裂解-气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)对该电缆外护套的挥发性产物进行定性定量分析,发现其热解第一阶段(<623 K)产物以HCl和苯为主,当热裂解温度上升到773 K时产物中出现多环芳烃及苯系物,其热解过程以内部聚氯乙烯(PVC)材料受热分解为主,主体产物与PVC热解类似,用内标法对HCl、苯及苯系物进行定量,得到HCl和苯的产率分别为0.077和0.266 g/g,其余苯系物的产率较低。