Спосіб визначення димоутворювальної здатності твердих будівельних матеріалів

Реферат: Спосіб визначення димоутворювальної здатності твердих будівельних матеріалів, при якому зразок досліджуваного матеріалу підпалюють, відводять суміш продуктів горіння у димову трубу, вимірюють оптичну густину суміші та швидкість його вигоряння і по виміряних величинах визначають димоутворювальну здатність матеріалу. Додатково вимірюють температуру димових газів зразка, а димоутворювальну здатність після випробування розраховують за певною формулою. UA 93398 U (12) UA 93398 U UA 93398 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до способів визначення теплофізичних характеристик матеріалів, які використовуються для будівництва та облаштування приміщень та призначена для визначення димоутворювальної здатності твердих будівельних матеріалів. Відомий спосіб визначення димоутворювальної здатності твердих речовин і матеріалів, що включає проведення випробувань в режимах тління і горіння, реєстрацію залежності світлопропускання від часу кожного режиму з наступним визначенням за величиною світлопропускання коефіцієнта димоутворення (див. патент РФ № 2418294 МПК7 G01N25). Також існує відомий стандартний спосіб визначення коефіцієнта димоутворення матеріалів (див. ГОСТ 12.1.044-89 Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения). Недоліком даних способів є те, що вони придатні тільки для класифікаційного порівняння речовин і матеріалів між собою і не дають ніякої інформації про реальну димоутворювальну здатність зразка. Найбільш близьким аналогом до корисної моделі, що заявляється за суттю, і результатом, що досягається, є спосіб визначення димоутворювальної здатності (див. АС СРСР № 463900 М. Кл. G01N 25/24, G01N 21/12), при якому підпалюють зразок досліджуваного матеріалу, вимірюють швидкість його вигоряння, відводять суміш продуктів горіння з повітрям у трубопровід, вимірюють витрату і оптичну густину суміші і по виміряних величинах визначають димоутворювальну здатність матеріалу. Недоліком даного способу є те, що він не дозволяє достовірно оцінити димоутворювальну здатність, а саме врахувати вплив температури димових газів і швидкість термічного розкладу зразків при створенні температурних умов, що сприяють горінню. Відомо, що інтенсивність димоутворення залежить від швидкості розкладу матеріалу і глибини піролізу, так для деревини об'ємну швидкість термічного розкладу визначають у залежності ступеня завершеності термічного розкладу від температури, середнє значення якої 2 становить 0,064 кг/(м с) (Молчадский О.И. Использование методов термического анализа для оценки теплофизических характеристик строительных материалов/ [О.И. Молчадский, Н.В. Смирнов, Н.Г. Дудеров] //Пожарная безопасность. М.: ВНИПО МВД России. - 1999 № 3. С. 7482), для модифікованої деревини швидкість термічного розкладу уповільнюється за рахунок захисту антипіренами і залежить від їх природи, а також знижується глибина піролізу (Цапко Ю.В. Дослідження окремих параметрів деструкції деревини при експлуатації / [Ю.В. Цапко] //Будівельні конструкції будівель та споруд: проектування, виготовлення, реконструкція та обслуговування: Вісник ДНАБА. - Макіївка: ДНАБА. - 2012 - № 5 (97). – С. 56-61). В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення експрес-методу визначення димоутворювальної здатності твердих будівельних матеріалів за рахунок застосування пристрою для визначення горючості твердих матеріалів (див. ГОСТ 12.1.044-89 Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения), в якому зразок піддається дії полум'я і вимірюється температура димових газів під час горіння та відносна зміна густини димоутворення. Поставлена задача вирішується тим, що в експрес-методі по визначенню димоутворювальної здатності твердих будівельних матеріалів, при якому зразок досліджуваного матеріалу підпалюють, відводять суміш продуктів горіння у димову трубу, вимірюють оптичну густину суміші та швидкість його вигоряння і по виміряних величинах визначають димоутворювальну здатність матеріалу, при цьому додатково вимірюють температуру димових газів зразка, а димоутворювальну здатність після випробування розраховують за коефіцієнтом Dm : 50 T Wг ln 0 , L   Tmin де T0 , Tmin - відповідно значення початкового та кінцевого світлопропускання, %; L - довжина шляху променя світла в задимленому середовищі, м;  - масова швидкість вигоряння зразка, яку розраховують за формулою: 55 m , S де m - втрата маси зразка після випробувань;  - час випробування; S - площа пошкодження зразка; Wг - витрата суміші продуктів горіння з повітрям, яка розраховується за формулою: Dm   1 UA 93398 U 2g  HT  T0  R t ,   273  T г 2 де g - прискорення вільного падіння, 9.807 м/с ; H - висота труби, 0,5м; T - середня внутрішня температура, К; T0 - абсолютна зовнішня температура, К; 3 R t - об'ємна швидкість термічного розкладу зразка, кг/(м с); Wг  0,4  5 3 10 15 20 25 30  г - густина димових газів, 0,8982 кг/м ;  - глибина піролізу зразка, м. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де представлено пристрій, на якому здійснюється запропонований спосіб. У табл. 2 представлена об'ємна швидкість термічного розкладу зразків деревини, у тому числі модифікованої. Спосіб здійснюють таким чином. Включають прилад для реєстрації температури, запалюють газовий пальник 1 і регулюють витрати газу так, щоб контрольована протягом 3 хв. температура газоподібних продуктів горіння становила (200±5)°С. Відкривають зонт 9 і тримач 5, 6 із зразком 4 за допомогою механізму вводу 3 вводять в камеру 2 за час не більше 5 с, встановлюють на зонт 10 димову трубу 9 і випробовують протягом (300±2) с. Під час проведення випробувань термопарою 8 вимірюють температуру димових газів та за допомогою джерелом світла 7 та приймача 8 реєструють зміну густини димоповітряного середовища. Після чого пальник 1 вимикають і продовжують вимірювати температуру та зміну густини димоповітряного середовища у режимі тління зразка протягом (300±2) с Зразок, що охолонув, зважують, визначають площу та глибину термічного ушкодження. Спочатку були проведені випробування необроблених зразків деревини. При дії полум'я на необроблені зразки, за короткий проміжок часу відбувалось їх займання та інтенсивне димовиділення, яке продовжувалось після припинення дії полум′я. Потім були проведені випробування зразків, які були оброблені вогнезахисними засобами. Під час випробувань зразків вогнезахищеної деревини було встановлено, що температура димових газів не перевищувала 200 °C та незначне димовиділення (див. табл. 1), а маса, площа та глибина пошкодження для оброблених зразків була незначною (див. табл. 2). Таблиця 1 Зразки деревини необроблений оброблений сумішшю фосфатів та сульфатів амонію і антисептиком вогнезахищений покриттям на основі геоцементу 35 Максимальна температура димових газів, °C горіння тління 360 90 Відносна зміна густини димоутворення (%) у режимі горіння тління 70 52 185 60 95 88 170 64 97 90 Встановлено, що масова швидкість вигоряння зразків деревини, оброблених просочувальними засобами та покриттями порівняно з необробленими зменшується в 3,1-3,3 разу. (див. табл. 2). Таблиця 2 Зразки деревини необроблений Оброблений сумішшю фосфатів та сульфатів амонію і антисептиком 0,0053 Площа пошкодження 2 зразка S, м 0,0306 Швидкість вигоряння 2 зразка υ, г/(м с) 9,91 0,0015 0,015 3,12 Втрата маси 3 Δm10 , кг Глибина піролізу зразка δ, м 91,23 14,10 2 UA 93398 U Продовження таблиці 2 Зразки деревини Вогнезахищений покриттям на геоцементу Втрата маси 3 Δm10 , кг Глибина піролізу зразка δ, м Площа пошкодження 2 зразка S, м Швидкість вигоряння 2 зразка υ, г/(м с) 11,15 0,0003 0,012 3,09 основі Розраховані коефіцієнти димоутворення (Dm) при горінні деревини, які наведено у таблиці 3. Таблиця 3 Коефіцієнт димоутворення (Dm) у режимі горіння тління 549,8 819,3 Зразки деревини необроблений оброблений сумішшю фосфатів та сульфатів амонію і антисептиком вогнезахищений покриттям на основі геоцементу 195,0 255,1 108,0 203,6 5 Таким чином дана корисна модель у сукупності з новими суттєвими ознаками забезпечує достовірність визначення ефективності вогнезахисту твердих будівельних матеріалів. Даний спосіб може бути впроваджено при натурних випробуваннях та при розробленні національного стандарту, який буде встановлювати номенклатуру показників. 10 Таблиця 4 Зразки деревини необроблений оброблений сумішшю фосфатів та сульфатів амонію і антисептиком вогнезахищений покриттям на основі геоцементу Об'ємна швидкість термічного розкладу Rt, 3 кг/(м с) 0,064 0,038 0,031 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Спосіб визначення димоутворювальної здатності твердих будівельних матеріалів, при якому зразок досліджуваного матеріалу підпалюють, відводять суміш продуктів горіння у димову трубу, вимірюють оптичну густину суміші та швидкість його вигоряння і по виміряних величинах визначають димоутворювальну здатність матеріалу, який відрізняється тим, що додатково вимірюють температуру димових газів зразка, а димоутворювальну здатність після випробування розраховують за коефіцієнтом Dm : T Wг ln 0 , L   Tmin де T0 , Tmin - відповідно значення початкового та кінцевого світлопропускання, %; L - довжина шляху променя світла в задимленому середовищі, м;  - масова швидкість вигоряння зразка, яку розраховують за формулою: m  , S де m - втрата маси зразка після випробувань;  - час випробування; S - площа пошкодження зразка; Wг - витрата суміші продуктів горіння з повітрям, яка розраховується за формулою: Dm  Wг  0,4  2g  HT  T0  R t  , 273  T г 3 UA 93398 U 2 де g - прискорення вільного падіння, 9,807 м/с ; H - висота труби, м; T - середня внутрішня температура, К; T0 - абсолютна зовнішня температура, К; R t - об'ємна швидкість термічного розкладу зразка, кг/(м с);  г - густина димових газів, 0,8982 кг/м ;  - глибина піролізу зразка, м. 3 3 5 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4