Page 44 - 电力与能源2023年第三期

238 王舒寒，等：基于高压电缆燃烧试验的电缆隧道末端火灾模拟

温烟气在对隧道顶部进行冲击之后有一定程度
的下沉，导致电缆隧道在高度方向上的温度呈上
升趋势。

图 12 不同时刻电缆隧道的 CO 含量对比
的后果将难以估量。因此，在保证人员安全的前
提下，采用电缆隧道本身配置的纵向通风的方式

图 10 电缆隧道不同时刻的温度对比 排出隧道内烟气是较为有效的方法。而临界风速
是隧道纵向排烟的重要因素。隧道临界风速是指
当隧道内发生火灾时，保证火灾所产生的烟气不

发生逆流的最小通风速度。
Thomas 提出了临界风速的概念，并给出了临
界风速与火源功率三分之一的关系，再考虑隧道
坡度的影响，进一步提出了如下的临界风速计算
公式：
)
gHQ 1 3
V c = KK g （3）
图 11 电缆隧道不同高度处的温度对比 ( ρC p AT f
Q
4.4 CO 生成量 T f = + T （4）
ρC p Av c
−4
当火灾产生的 CO 含量达到临界值 4×10
式中 V c——临界风速，m·s ；K g——坡度修正因
−1
mol·mol −1 时，烟气中的 CO 与血红蛋白结合，人
数；K——常数，0.61；g——自由落体加 速 度 ，9.8
体会在 45 min 之内眼花、恶心，2 h 内失去知觉，难
m·s ；H——隧道截面净高，m；Q——火源热释
−1
以正常逃离隧道，因此研究 CO 的浓度分布对于 −3
放速率，W； ρ——隧道内空气密度，1.2 kg·m ； C p
人员逃生和救援具有重要意义。不同时刻电缆隧
−1
——空气比定压热容，1 kJ·（kg·K） ；A——隧道

道的 CO 含量对比如图 12 所示。由图 12 可知，在
通风截面积，m ； T f——热空气温度，K；T——环
2
100 s 时，只有火源附近产生了少量的 CO，随着火
境温度。
源向隧道两端蔓延，300 s 时上游隧道口 CO 含量 以上各项参数取值为：H=3.5 m，A=9.6 m ，
2
达到 2×10 mol·mol ，下游隧道口与外界空气 K g=1，Q=5 MW，T=298 K。经计算，此电缆隧
−1
−4
直接接触，稀释了隧道末端 120～200 m 处的 CO 道火灾排烟的断面临界风速为 1.4 m·s 。
−1
−4
含量，隧道 80 m 处 CO 含量达到峰值 1.52×10
6 结语
mol·mol ，但均在临界值以下，不会对人员疏散
−1
造成严重威胁。 本文采用试验与数值模拟相结合的方法，通
过 FDS 软件建立了电缆隧道末端模型并对电缆
5 灾后排烟
燃烧过程进行了数值模拟，所得火势及烟气扩散
电缆隧道结构狭长，一旦内部发生火灾，造成 （下转第 267 页）