吕洪坤,陈云,毛智超,郭玉鑫,余斌,张光学
LYU Hongkun,CHEN Yun,MAO Zhichao,GUO Yuxin,YU Bin,ZHANG Guangxue

• 1:国网浙江省电力有限公司电力科学研究院
• 2:浙江浙能电力股份有限公司
• 3:中国计量大学能源工程研究所

摘要(Abstract)：

针对地下电缆发生火灾时面临的消烟手段不足问题，采用数值模拟技术，设计了一款能够在空气介质中工作的高强超声波换能器。将此换能器作为超声声源，进行了超声波团聚消除电缆烟雾颗粒试验，研究了在声波作用下固相及液相烟雾的透光率及能见度的变化。结果表明：该换能器工作稳定，谐振频率为20 kHz左右，声压级可达150 dB；高强超声场能够迅速提高电缆火灾烟雾的透光率及能见度，当团聚对象为固相颗粒火灾烟雾时，50 s作用时间后，火场能见度可达到人员逃生阈值；当团聚对象为液相颗粒火灾烟雾时，12 s时即可达到人员逃生阈值。
Given inadequate smoke abatement measures in the case of underground cable fire,a high-power ultrasonic transducer that can work in the air is designed using numerical simulation technology. The transducer is used as an ultrasonic sound source to experimentally investigate the acoustic agglomeration effect of eliminating cable smoke particles. The change of transmittance and visibility of solid and liquid phase fire smoke is studied. The results show that the transducer works stably with resonance frequency being 20 kHz and the sound pressure level up to 150 dB. The high-power ultrasonic field can quickly increase the light transmittance and visibility of the cable fire smoke. When the fire smoke consists of solid-phase particles,after 50 s of action time,the visibility of the fire field can reach the personnel escape threshold. For fire smoke dominated by liquid phase particles,the personnel escape threshold can be reached at only 12 s.

关键词(KeyWords)： 超声波;声波团聚;火灾烟雾;电力隧道;透光度;能见度
ultrasonic wave;acoustic agglomeration;fire smoke;power tunnel;transmittance;visibility

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金资助项目（51876197）;; 国网浙江省电力有限公司科技项目（5211DS190035）

作者(Author): 吕洪坤,陈云,毛智超,郭玉鑫,余斌,张光学
LYU Hongkun,CHEN Yun,MAO Zhichao,GUO Yuxin,YU Bin,ZHANG Guangxue

参考文献(References)：

• [1]张佳庆，范明豪，李伟，等.电力电缆隧道机械通风防护技术研究[J].中国电力，2017,50(6):113-119.
• [2]方鸿强，陆守香，陈潇.电力电缆隧道火灾风险影响因素识别研究[J].消防科学与技术，2019,38(5):695-698.
• [3]戴文涛.电缆隧道及综合管廊火灾探测报警技术研究[J].消防科学与技术，2017,36(1):89-92.
• [4]舒中俊，王志滨.YJV电缆燃烧烟气及主要毒性产物[J].消防科学与技术，2017,36(10):1356-1357.
• [5]王明年，田源，于丽，等.城市综合管廊火灾温度场分布及结构损伤数值模拟[J].现代隧道技术，2018,55(5):159-165.
• [6]陈朝环.浅谈电力电缆隧道监控系统的配置[J].浙江电力，2010,29(11):25-27.
• [7]李陈莹，陈杰，陈红，等.顶部排烟对高压电缆隧道火灾烟气运动的影响[J].消防科学与技术，2019,38(4):476-478.
• [8] ZHANG G X,MA Z F,SHEN J,et al. Experimental study on eliminating fire smokes using acoustic agglomeration technology[J].Journal of Hazardous Materials,2020,382:121089.
• [9]陈子越，吕洪坤，张光学，等.声波团聚技术发展现状及在火灾消烟应用前景[J/OL].应用声学:1-8[2021-12-10].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2121.O4.20211118.1337.002.html
• [10]曹志勇，罗志浩，金东春，等.声波团聚技术消除储能电站火灾烟雾的实验研究[J].安全与环境工程，2021,28(1):55-60.
• [11]林宸煜，张光学，马振方，等.细颗粒物声波团聚的微观机理研究[J].声学技术，2021,40(5):587-593.
• [12] YUAN D K,ZHANG G X,LIN C Y,et al.Fast elimination of cable fire smoke in underground tunnels using acoustic agglomeration technology[J].Tunnelling and Underground Space Technology,2021,117:104154.
• [13]张光学，刘建忠，周俊虎，等.小颗粒声波团聚中碰撞效率的计算及影响分析[J].化工学报，2009,60(1):42-47.
• [14]张光学，马振方，吴林陶，等.超细液滴气溶胶声波团聚的实验研究[J].中国电机工程学报，2020,40(2):608-615.
• [15]刘婷，贺西平.多阶梯弯振圆盘的设计[J].机械工程学报，2014,50(1):157-161.
• [16]梁松.夹心式压电超声换能器设计及其振动性能研究[D].沈阳：东北大学，2011.
• [17]林书玉.超声换能器的原理及设计[M].北京：科学出版社，2004.
• [18]黄健博.基于正交试验分析地铁隧道火灾能见度影响因素[J].消防科学与技术，2017,36(11):1521-1523.
• [19]付强.典型电缆燃烧性能研究[D].合肥：中国科学技术大学，2012.