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《084 水電站地下主廠房機(jī)械通風(fēng)排煙效果的1：12模型實(shí)驗(yàn)研究：排煙口位置影響》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、水電站地下主廠房機(jī)械通風(fēng)排煙效果的1：12模型實(shí)驗(yàn)研究：排煙口位置影響西安建筑科技大學(xué)馬江燕李安桂武曄秋胡江中國水電集團(tuán)西北水電勘測設(shè)計院肖斌丁季芳張鵬中國水電顧問有限公司楊志剛摘要：利用弗勞德數(shù)模型(Froude-numberModel)建立1：12水電站主廠房模型，進(jìn)行了一系列研究。本文報告補(bǔ)風(fēng)口位置不變、改變排煙口位置，不同機(jī)械排煙風(fēng)量（G0、0.5G0、1.5G0）時的模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果。研究表明，對于水電站超大空間內(nèi)的發(fā)電機(jī)設(shè)備火災(zāi)情況，機(jī)械排煙量對排煙效果影響很大，而排煙口的相對位置對機(jī)械排煙效果影響較小。該研究成果為水電站機(jī)械防排煙的設(shè)計及
2、規(guī)范的修訂提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：模型實(shí)驗(yàn)機(jī)械排煙水電站主廠房大空間1引言地下空間如隧道、水電站等建筑空間的外部由巖石、土壤包圍著，內(nèi)部空間只有與地面相接的通道才與外部大氣相連通，其火災(zāi)的風(fēng)險與煙氣控制受到了廣泛重視和研究[1][2]。關(guān)于水電站等地下廠房地下大空間，火災(zāi)及其煙氣流動控制是國內(nèi)外有待于研究解決的難題。研究地下高大空間機(jī)械排煙，對防排煙設(shè)計、減少火災(zāi)中的人員傷亡和財產(chǎn)損失具有重要的意義。然而，水電站地下主廠房空間巨大，應(yīng)用全尺寸實(shí)驗(yàn)研究非常困難，而且耗資巨大。相似模型實(shí)驗(yàn)作一種科學(xué)的研究方法被廣泛應(yīng)用到火災(zāi)煙氣流動的研究之中，并能很好
3、的預(yù)測真實(shí)的火災(zāi)煙氣流動[3]-[5]。常用的火災(zāi)相似模型主要有兩大類[3]：弗勞德模型（Froude-numberModel）和壓力模型（pressureMode）；壓力模型用于模擬可燃物的燃燒情景，模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計在加壓容器中進(jìn)行。弗勞德模型用于模擬火煙羽的流動與傳熱問題，模型在常壓下進(jìn)行。本模型實(shí)驗(yàn)在常壓下進(jìn)行，研究的問題是火災(zāi)的煙羽流與傳熱的問題，因而選擇Froude模型。本文基于Froude模型，采用1：12的比例尺，在不同工況下對水電站地下主廠房發(fā)電機(jī)層機(jī)械排煙效果進(jìn)行了研究。2模型介紹及模型物理比例尺2.1模型介紹本1：12模型（見圖1）
4、是根據(jù)在建國家重點(diǎn)水電項(xiàng)目魯?shù)乩娬局鲝S房（見圖2）經(jīng)過合理的簡化而建立起來的，模型分為三層：發(fā)電機(jī)層、母線層、水輪機(jī)層（具體尺寸見表1）。本實(shí)驗(yàn)研究主要針對發(fā)電機(jī)層發(fā)生火災(zāi)時機(jī)械排煙效果進(jìn)行研究。名稱實(shí)型模型模型長度（m）模型寬度（m）發(fā)電機(jī)層高度（m）母線層高度（m）水輪機(jī)層高度（m）排煙口（長×寬）（m）溫度*幾何尺寸*速度*時間*排煙量*火源強(qiáng)度*10225245.55.50.5×0.51111118.52.120.460.460.06×0.0610.08330.28860.28860.00200.0020表1各量實(shí)型與模型比較匯總表（備
5、注：*表示假設(shè)實(shí)型為1）圖11：12模型實(shí)物圖圖2水電站地下主廠房2.2物理比例尺在Froude模型中，F(xiàn)r（Froude）數(shù)是模型設(shè)計的依據(jù)，所以，模型的Frm數(shù)和原型的Frf數(shù)相等（腳標(biāo)m代表模型，f代表原型，下同），為了便于處理問題，令：Tm=Tf即：，F(xiàn)r=1即可得出，即，又由：建立的模型幾何比例尺為1：12即：，可得，速度關(guān)系比例尺:，同理可得到：火源強(qiáng)度關(guān)系比例尺：；時間關(guān)系比例尺:；進(jìn)風(fēng)口或排煙口體積流量關(guān)系:。把各量比例尺匯總見表1。其中：Fr表示Froude數(shù)，V表示速度，X表示幾何尺寸，g為重力加速度，表示時間，Q表示火源強(qiáng)度，
6、Vol表示機(jī)械排煙量。2.3熱電偶布置本實(shí)驗(yàn)主要利用熱電偶測量煙氣溫度的變化，熱電偶在發(fā)電機(jī)層的布置圖見圖3，煙氣圖3主廠房發(fā)電機(jī)層熱電偶的布置圖層高度是研究機(jī)械排煙效果的一個重要指標(biāo)，煙氣層的判別方法有很多，其中N百分比法[6][7]應(yīng)用廣泛，大量的實(shí)驗(yàn)研究和場模擬[8]-[10]計算均采用了該方法。本實(shí)驗(yàn)研究也采用N百分比法判斷煙氣層高度。3.模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Zukoski解和數(shù)值解的比較為了評價1：12模型律的合理性和準(zhǔn)確性,筆者開展了模型實(shí)驗(yàn)以及全尺寸的FDS[11][12]模擬，實(shí)驗(yàn)的前提是沒有排煙，實(shí)驗(yàn)時火源釋放率1kW和3kW（位置主廠
7、房的中心）按照表1火源強(qiáng)度比例尺進(jìn)行還原成實(shí)型，得到模擬時對應(yīng)火源強(qiáng)度500kW和1500kW，再把實(shí)驗(yàn)得到的煙氣層高度隨時間的變化按照相應(yīng)的比例尺（見表1）還原，實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果見圖4。Zukoski[13]給出了一個關(guān)于煙氣高度的計算公式：（1）式中：Z表示煙氣層高度，m；Q表示火源強(qiáng)度，kW；A表示發(fā)電機(jī)層地面面積，m2；H表示發(fā)電機(jī)層高度，m。圖4煙氣層高度變化(a)1kW(500kW)時煙氣層高度，(b)3kW(1500kW)時煙氣層高度把1：12模型值與FDS預(yù)測值以及Zukoski預(yù)測計算繪制在一張圖上，見圖4。從圖中可以得出，實(shí)驗(yàn)
8、結(jié)果和模擬結(jié)果吻合的較好，而實(shí)驗(yàn)值、模擬值和Zukoski的預(yù)測值在前半程吻合度較好，而在后半程實(shí)驗(yàn)值、模擬值和Zukos
