1、电缆防火涂料阻火有效性试验研究,学科专业：消防工程 汇 报 人：李 晓 康,中南大学 防灾科学与安全技术研究所,2,汇报内容,一 研究背景 二 研究内容 三 电缆燃烧性能试验研究 四 电缆水平燃烧试验与数值模拟研究 五 结论,3,一、研究背景,本课题以电缆隧道为研究背景，电缆隧道中常用的阻火措施包括：1.采用阻燃电缆2.采用细水雾灭火系统 3.采用结构防火措施,电缆隧道布局,电缆隧道内防火隔断,4,使用阻燃电缆并不能有效阻止火灾蔓延； 自动灭火系统造价高、效率低下、技术不熟； 防火隔断在火场高温的作用下存在破裂、失效的可能。防火涂料对火灾的抑制作用显得尤为重要：涂料能够在一定程度上延缓火焰的蔓
2、延，甚至将火灾限制在一定范围内，为扑灭火灾创造了条件。,一、研究背景,防火涂料在电缆隧道中的应用,5,1. 锥形量热仪试验电缆的燃烧性能通过热特性和烟气特性 ，通过热释放速率、烟气生成 速率、点燃时间等参数衡量防火涂料的阻火效果。2. 水平燃烧试验电缆的延燃长度设计符合电缆隧道实际环境的试验平台，进行电缆水 平燃烧试验，研究延燃长度随火灾荷载和通风速度的变化 规律。3. 数值模拟分析验证涂料阻火的有效性利用锥形量热仪数据进行数值模拟，与对水平燃烧试 验结果进行对比分析。,二、研究内容,6,试验材料铜芯（32.5+11.5mm2，直径11mm）YJV电缆以及YDAH-102型水性电缆防火涂料（反
3、复涂刷5次，干燥厚度0.5mm）。分别对普通YJV电缆和涂刷防火涂料电缆进行试验，热辐射强度分别选择20kW/m2、25kW/m2、35 kW/m2、50 kW/m2 、75kW/m2。,三、锥形量热仪试验,7,三、锥形量热仪试验,1.热释放速率对比分析,YJV电缆热释放速率,涂刷防火涂料电缆热释放速率,8,三、锥形量热仪试验,辐射强度25kW/m2 和75kW/m2热释放速率对比曲线,总热释放量和火灾增长指数对比,火灾增长指数FIGRA index=peak HRR/time to peak,9,三、锥形量热仪试验,2.烟气生成速率对比分析,YJV电缆产烟速率,涂刷防火涂料电缆产烟速率,10
4、,三、锥形量热仪试验,辐射强度25kW/m2 和75kW/m2产烟速率对比曲线,总产烟量和CO产率对比,11,三、锥形量热仪试验,3. 热响应参数对比电缆的着火性能主要由最外层的护套材料决定， YJV电缆的护套材料为聚氯乙烯，导热系数小，从电 缆燃烧过程来看，热量不易穿透护套材料，因此YJV 电缆属于热厚型材料。,利用1/tig1/2对辐射热通量作图所得的曲线斜率的倒数是其 热响应参数（thermal response parameter，TRP）,12,YJV电缆和涂刷防火涂料 电缆的热响应参数分别为：TPRe=202.02 kWs1/2/m2， TPRc=309.60 kWs1/2/m2。
5、热响应参数反应了材料的被点燃能力，其数值 越大越不易被点燃。防火涂料使得电缆材料的热相应参数增大，点 燃难度增加，体现了一定的阻火性能。,回归曲线,三、锥形量热仪试验,13,四、水平燃烧试验,1.试验平台设计本课题主要研究通风速度和火灾荷载对涂刷防火涂 料电缆延燃长度的影响，试验平台应具备以下几个功能： （1）能产生稳定的火源功率（ 72kW ）； （2）能改变通风状况（6种风速，02.4m/s）； （3）能进行关键参数的测量（温度，风速，延燃长度）； （4）符合电缆隧道实际环境（试验箱尺寸3.511m3 ）； （5）便于观察试验现象（观察窗30.5m2）。,电缆桥架长3m，宽0.3m，下层高
6、0.4m，上层高0.7m,14,四、水平燃烧试验,试验箱内部示意图（后视图）,15,火源功率的确定试验采用直径30cm的油盘火，燃料为柴油，火源功率 通过称重法测量。火源的热释放速率可通过 计算。受限空间中柴油燃烧效率约为0.8，可将油盘燃烧前后 的质量差与燃烧时间的比值作为柴油的质量损失速率。柴油的燃烧热值约为52000kJ/kg 试验中，将1.5L柴油倒入油盘内 点燃，燃烧持续685s，油盘质量 减小1.185kg，火源功率约为72kW。,四、水平燃烧试验,16,四、水平燃烧试验,2.YJV电缆水平燃烧试验 对YJV电缆进行试验，均是在0m/s风速条件下进行：敷设6根电缆，宽度约65mm时
7、，延燃长度 0.6m；敷设24根电缆，宽度约265mm时，经过25min15s，3m长电缆 全部燃尽。,YJV电缆燃烧后图片,17,试验结果表明，火灾荷载量对电缆延燃长度有决定性影响。电缆数量少释放的热量有限，烟气层温度较低未燃区域电缆获得的热量少不易燃烧；电缆数量多热释放量大，交叉辐射增强热量和高温烟气容易聚集加速燃烧。,四、水平燃烧试验,18,四、水平燃烧试验,3.受防火涂料保护电缆水平燃烧试验,试验方案及结果,19,四、水平燃烧试验,试验过程图片,20,四、水平燃烧试验,通风因素影响研究 通风速度是电缆隧道火灾的重要影响因素之一。提高通风速度能显著加速火焰蔓延，原因是火焰在风的作用下倾
8、斜，导致未燃电缆获得的热量增加，加快了燃烧区新鲜空气的补给速 度，加速了其热解与燃烧；当气流速度大于一定值后， 燃烧受到通风的抑制，这 是由于气流的冷却作用加 强，并且对火焰产生扰动。,延燃长度随风速变化曲线,21,四、水平燃烧试验,火灾荷载因素影响研究 试验数据表明，通风速度一定时，电缆延燃长 度随敷设宽度的增加呈指数增长。,22,四、水平燃烧试验,不同风速条件下延燃长度拟合公式,23,4.数值模拟 选用FDS软件作为数值模拟工具。模型的空间尺寸为 3.5m1m1m ，网格数为702020。采用锥形量 热仪数据作为输入参数。,四、水平燃烧试验,试验场景及其模拟结果,24,四、水平燃烧试验,Y
9、JV电缆（0m/s，24根）,涂刷防火涂料电缆（1.6m/s，24根）,数值模拟过程,25,五、结论,锥形量热仪试验表明，电缆防火涂料的抑烟性能较差，但对电缆热释放速率的抑制作用较明显，并且使电缆的点燃难度增大。水平燃烧试验表明，火灾荷载量对电缆延燃长度有决定性的影响，主要表现为少量电缆不易持续燃烧，而大量电缆则容易发生延燃。通风速度是电缆隧道火灾的重要影响因素之一。提高通风速度能够使电缆表面火焰倾斜，加速电缆的热解与燃烧。但是当气流速度大于一定值后，由于气流的冷却作用和对火焰的过度扰动会使燃烧受到抑制。,26,五、结论,通风速度一定时，电缆延燃长度随敷设宽度增加呈指数增长。可根据隧道内通风速度和电缆束宽度近似预测电缆的延燃长度，并将其作为防火涂料临界涂刷长度，从而为防火涂料在电缆隧道中的应用提供依据。采用锥形量热仪试验数据进行数值模拟能够较好地反映水平燃烧试验结果，可利用该方法验证电缆隧道防火措施的有效性。,Thank you for your attention！,
