Flame Spread in Cable Tray Fires and its Modeling in Fire Simulation Codes

• Published in: Journal of KONBiN 2008-01, Vol.6 (3), p.41-56
• Main Authors: Röwekamp, M., Klein-Heßling, W., Riese, O., Berg, Heinz-Peter
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: benchmark exercise; Brandsimulation; cable fires; fire simulation; Kabelbrand; Vergleichsrechnungen
• ISSN: 1895-8281; 2083-4608
• DOI: 10.2478/v10040-008-0057-z

A vertical cable routing on different trays has been observed as worst case in case of fire. PVC (polyvinyl chloride) or FRNC (fire retardant non-corrosive) polymers have been used as cable insulation materials for cables typically being installed in German NPP. Each experiment has been repeated under pre-heated conditions. A propane gas burner has been used for igniting cables and an ethanol pool for pre-heating. Two different types of fire simulation codes (one ‘lumped parameter’ code - COCOSYS - and two three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) codes - FDS and CFX) have been investigated with respect to their potential for predicting the experimental results. There were significant differences in the way of performing flame spread calculations in the codes. However, none of the models applied in the frame of this benchmark exercise was able to predict the cable flame spread in an adequate manner. Die vertikale Kabeltrassierung hat sich als die ungünstigste Konstellation bei einem Brandfall erwiesen. In deutschen Kernkraftwerken werden überwiegend PVC (Polyvinylchlorid) bzw. — sogenannte FRNC (Brand verzögernde noch korrosive) Polymere als Isolierungsmaterial für Kabel verwendet. Jedes Experiment wurde zweimal durchgeführt, einmal mit Vorheizung der verwendeten Kabel und einmal ohne. Zwei verschiedene Arten von Brandsimulationsprogrammen (ein thermohydraulischer Code — COCOSYS — und zwei dreidimensionale Codes, die fluiddynamische Feldmodelle nutzen — FDS und CFX) wurden hinsichtlich über Möglichkeiten untersucht, die experimentellen Ergebnisse vorherzusagen. Dabei wurden signifikante Unterschiede in der Vorgehensweise bei der Durchführung der Berechnungen der Ausbreitung der Flammen in den Rechenprogrammen festgestellt. Es ist festzuhalten, dass keines der in den Vergleichsrechnungen eingesetzten Modelle in der Lage waren, die Ausbreitung der Flamme bei Kabelbränden adäquat vorherzusagen.