084 水電站地下主廠房機械通風(fēng)排煙效果的112模型實驗研究排煙口位置影響

1、水電站地下主廠房機械通風(fēng)排煙效果的水電站地下主廠房機械通風(fēng)排煙效果的1：1212模型實驗研究：排煙口位置影響模型實驗研究：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摘要：利用弗勞德數(shù)模型(FroudenumberModel)建立1：12水電站主廠房模型，進(jìn)行了一系列研究。本文報告補風(fēng)口位置不變、改變排煙口位置，不同機械排煙風(fēng)量（G0、0.5G0、1.5G

2、0）時的模型實驗結(jié)果。研究表明，對于水電站超大空間內(nèi)的發(fā)電機設(shè)備火災(zāi)情況，機械排煙量對排煙效果影響很大，而排煙口的相對位置對機械排煙效果影響較小。該研究成果為水電站機械防排煙的設(shè)計及規(guī)范的修訂提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：模型實驗機械排煙水電站主廠房大空間1引言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

3、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)用全尺寸實驗研究非常困難，而且耗資巨大。相似模型實驗作一種科學(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，并能很好的預(yù)測真實的火災(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（FroudenumberModel）和壓力模

4、型（pressureMode）；壓力模型用于模擬可燃物的燃燒情景，模型實驗設(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。本模型實驗在常壓下進(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)電機層機械排煙效果進(jìn)行了研究。2模型介紹及模型物理比例尺模型介紹及模型物理比例尺2.12.1模型介紹模型介紹本1：1

5、2模型（見圖1）是根據(jù)在建國家重點水電項目魯?shù)乩娬局鲝S房（見圖2）；時間關(guān)系比例尺:；進(jìn)風(fēng)口或排煙口體積流量關(guān)系:25?????????fmfmLLQQ21???????????fmmffmfmLLVVLL??。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25?????????fmOLfOLmLLVV幾何尺寸，g為重力加速度，表示時間，Q表示火源強度，Vol表示機械排煙量。?2.32.3熱電偶布置熱電偶布

6、置本實驗主要利用熱電偶測量煙氣溫度的變化，熱電偶在發(fā)電機層的布置圖見圖3，煙氣圖3主廠房發(fā)電機層熱電偶的布置圖層高度是研究機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，大量的實驗研究和場模擬[8][10]計算均采用了該方法。本實驗研究也采用N百分比法判斷煙氣層高度。3.3.模型實驗結(jié)果與模型實驗結(jié)果與ZukoskiZukoski解和數(shù)值解的比較解和數(shù)值解的比較為了評價1：12模型律的合理性和準(zhǔn)確

7、性筆者開展了模型實驗以及全尺寸的FDS[11][12]模擬，實驗的前提是沒有排煙，實驗時火源釋放率1kW和3kW（位置主廠房的中心）按照表1火源強度比例尺進(jìn)行還原成實型，得到模擬時對應(yīng)火源強度500kW和1500kW，再把實驗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，實驗和數(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）233231])(035.0[????HtAQZ式中：Z表示煙氣層