典型通电导线燃烧特性与烟颗粒形谱特征研究安全科学与工程专业论文.docxVIP

中国科学技术大学博士学位论文 中国科学技术大学 博士学位论文 典型通电导线燃烧特性 与烟颗粒形谱特征研究 作者姓名： 王晓伟 学科专业： 安全科学与工程 导师姓名： 张永明教授 完成时间： 二O一五年五月二日 万方数据 U U iversityversity ofot Sciencecience andnd Technologyechnology of 11Ina A d issertation for doctor’S deg ree Com bustion CharaCteriStiCS and smoke particle characteristics of typical ene rg IZed WI re 1●一 Author’S Name：Xiaowei Wang speciality： S afety S cience and Engineering Supervisor：Prof．Yongming Zhang Finished time： May 2硼，2015 万方数据 中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成 中国科学技术大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成 果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写 过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确 的说明。 作者签名：习醴 签字日期：丝!!!』：三 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学 拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构 送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中 国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内 容相一致。 必威体育官网网址的学位论文在解密后也遵守此规定。 留，从开 口必威体育官网网址(——年) 作者签名：要叠翻堑 导师签名： 签字A期： 沙陟、』．； 答_7-II II：竺f墨』：≥ 万方数据 摘要摘要 摘要 摘要 近年来，随着经济的不断发展，社会电气化程度日益提高。电对人类产生的 影响越来越大，应用范围日益广阔。大量用电设备随之出现，电气线路密布。这 些电气设备在造福人类社会的同时，引发火灾的概率也相应增大。导线作为连接 各种用电设备不可或缺的部分，使用量非常巨大，导致其发生火灾的可能性更大。 国内外火灾统计数据表明，导线起火在电气火灾的发生中所占比例重大，在低压 线路上表现尤为突出，给社会带来了巨大的财产损失和人员伤亡。火灾探测是导 线火灾防治的重要环节，主要通过对导线火灾过程中多个特征参量进行识别报警。 因此，对通电导线火灾特征参量进行研究很有必要。 本文旨在研究通电导线的燃烧特性和烟颗粒形谱特征，从通电导线的发热、 阴燃热解、明火和火焰传播的过程出发，结合通电导线发热、点燃和火焰传播的 理论模型，对比分析导线尺寸、外部辐射、环境压力、通电电流等对其临界点燃 热辐射、点燃时间、火焰形貌、烟颗粒形貌、烟颗粒粒径分布、火焰传播速度等 特征的影响，为导线火灾的探测研究提供理论支撑。 首先，根据通电导线发生火灾的特点，通过合理的假设，建立了典型通电导 线发热、外部辐射点燃和火焰传播的理论模型；结合导线热物性及相应的数值计 算方法，建立了典型通电导线点燃和火焰传播的数值模型。 然后，研制了通电导线点燃与火焰传播实验平台。结合低压实验舱，使用该 平台研究聚乙烯(PE)导线尺寸、外部辐射、环境压力和通电电流等对其点燃 和火焰传播过程的影响，并与数值模型进行对比验证。实验结果表明，导线的点 燃时间随外部辐射热流的增大而减小，随导线通电电流的减小而增大，外部辐射 热流是影响点燃时间的最关键因素；随着外部辐射热流的减小，临界点燃辐射热 流的实验结果与点燃模型数值结果相似性变差，并且随着电流的增大可能出现增 大的情况；导线火焰高度随着导线通电电流的增大而增大，火焰宽度基本保持不 变；火焰体积与导线通电电流的关系：△VF o：12；对实验数据进行拟合，发现火 焰传播速率与导线通电电流的关系：Avf ocI 2这与火焰传播模型的计算结果相 吻合；火焰传播过程中导线的最高温度主要受火焰辐射热流影响，而与导线通电 电流关系不大。 从火灾探测的角度出发，研究了PVC导线通电电流大小及外部辐射热流大 小对导线点燃时间的影响，同时还研究了PVC导线通电发热产生的热解烟颗粒 的形貌、浓度变化规律及粒径分布规律。实验结果表明，外部辐射热流较小时， 可能引起PVC导线点燃时间的增大；PVC导线明火烟颗粒