初始油温对变压器油燃烧特性的影响

为了研究变压器油初始油温对燃烧特性的影响,搭建了油池火燃烧实验平台,开展了不同初始油温及不同油池直径的池火实验,系统地分析了初始油温对油池火灾发展规律的影响,具体探讨了燃烧发展阶段、燃烧速率以及沸腾层厚度等参数随初始油温的变化规律。结果表明,变压器油池火的整个发展过程可分为:初始发展阶段、稳定燃烧阶段和火焰熄灭阶段。对于初始发展阶段,随着初始油温的升高,燃烧速率会不断增加,这主要是由于初始油温的升高降低了用于加热油品的热量;对于稳定燃烧阶段,燃烧速率会随着初始油温的升高而增加,但增幅较小。实验尺度范围内,前两个阶段的燃烧速率都会随着燃烧尺度的增加而显著增加。对于稳定燃烧阶段,除了直径20 cm的油池外,变压器油的沸腾层厚度接近2.17 mm,与初始油温无关。因此,在变电站消防设计中,应提高变压器火灾发展初期的灭火效率;同时,采用相应的阻隔措施避免泄漏油品的扩散蔓延。

初始油温对变压器油燃烧特性影响

利用锥形量热仪开展了不同初始油温对变压器油燃烧特性影响的试验研究。结果表明,变压器油的引燃时间随初始油温的升高基本呈现缩短趋势;外加辐射热通量为20 kW/m^2时,初始油温升高会导致变压器油热释放速率峰值和CO生成速率的增大;50 kW/m^2时,外加热源强度是变压器油燃烧特性的主要影响参数,此时初始油温对变压器油热释放速率和CO生成速率的影响均不明显;不同初始温度的变压器油,燃烧过程中的烟气生成速率均较为接近。

初始油温对油滴蒸发及穿透影响的数值研究

为研究初始油温对直接喷入横向气流过程中油滴蒸发与穿透深度的影响,建立了强迫对流影响下单个油滴非稳态和稳态蒸发速率与穿透轨迹计算模型,计算获得了初始油温对单个油滴油温、粒径、蒸发速率及蒸发时间的影响规律,以及不同油温下油滴的横向穿透轨迹。结果表明:初始油温从300 K增加到450 K,喷嘴出口喷射速度和供油压差随之增大,将导致喷嘴内燃油流动压力损失增大。环境气体温度900 K下,随着初始油温增高,油滴达到沸点的非稳定蒸发时长与总蒸发时长之比从37%减小到9%;初始粒径从40μm减小到22μm,油滴蒸发速率显著加快;相对蒸发速率从207 s^(-1)提高到4 556 s^(-1),达到相对蒸发速率峰值的时间明显提前。初始油温300K下油滴的轴向运动距离、横向穿透深度分别为206 mm和36 mm,初始油温450 K下则分别减小到36 mm和12mm,油滴的轴向运动距离和横向穿透深度均显著减小,从而导致燃烧室截面油气比分布不均。