連続加硫におけるXLPE絶縁ケーブルにおけるCH4生成と輸送の数値研究

この作業では、Fickの法則に基づいた計算拡散モデルを適用して、架橋ポリエチレン（XLPE）絶縁ケーブルの生成中にメタン（CH 4）の生成と輸送を研究します。このモデルは、架橋反応のほとんどが発生する硬化チューブの加熱プロセスと、その後の2段階の冷却プロセスを考慮に入れ、水と空気を冷却媒体として。Ch 4生成の計算では、モデルは架橋反応選択性に対する温度の影響を考慮します。架橋反応選択性は、クミルアルコールを生成する水素抽出反応のいずれかで進行するか、アセトフェノンとCH 4を産生するβ回復反応のいずれかで進行するためのクミルオキシの好みの尺度です。シミュレーション結果は、ケーブルの生産中に、ケーブルから拡散してケーブルの導体部分に拡散するXLPE層でかなりの量のCH 4が生成されることを示しています。したがって、拡散パターンは、既存の実験データによく対応する、ケーブルのテイクアップポイントでのCH 4の不均一な放射状分布になります。このモデルを使用して、一連のパラメトリック研究を実施して、ケーブル生産中のCH 4世代と輸送における、硬化温度、ライン速度、冷却水流量などのケーブル生産条件の効果を決定します。結果は、硬化温度が生成されたCH 4の量とケーブル内の分布に最大の影響を与えることを示しています。同様の硬化条件と冷却条件下では、ライン速度を変えると、ケーブル内のCH 4輸送に顕著な影響が誘発される一方で、冷却水流量は有意な影響を与えないことがわかりました。

In this work, we apply a computational diffusion model based on Fick's laws to study the generation and transport of methane (CH 4 ) during the production of a cross-linked polyethylene (XLPE) insulated cable. The model takes into account the heating process in a curing tube where most of the cross-linking reaction occurs and the subsequent two-stage cooling process, with water and air as the cooling media. For the calculation of CH 4 generation, the model considers the effect of temperature on the cross-linking reaction selectivity. The cross-linking reaction selectivity is a measure of the preference of cumyloxy to proceed either with a hydrogen abstraction reaction, which produces cumyl alcohol, or with a β -scission reaction, which produces acetophenone and CH 4 . The simulation results show that, during cable production, a significant amount of CH 4 is generated in the XLPE layer, which diffuses out of the cable and into the conductor part of the cable. Therefore, the diffusion pattern becomes a non-uniform radial distribution of CH 4 at the cable take-up point, which corresponds well with existing experimental data. Using the model, we perform a series of parametric studies to determine the effect of the cable production conditions, such as the curing temperature, line speed, and cooling water flow rate, on CH 4 generation and transport during cable production. The results show that the curing temperature has the largest impact on the amount of CH 4 generated and its distribution within the cable. We found that under similar curing and cooling conditions, varying the line speed induces a notable effect on the CH 4 transport within the cable, while the cooling water flow rate had no significant impact.