RU119115U1 - DEVICE FOR TESTING MATERIALS FOR FLAMMABILITY - Google Patents
DEVICE FOR TESTING MATERIALS FOR FLAMMABILITY Download PDFInfo
- Publication number
- RU119115U1 RU119115U1 RU2012120892/28U RU2012120892U RU119115U1 RU 119115 U1 RU119115 U1 RU 119115U1 RU 2012120892/28 U RU2012120892/28 U RU 2012120892/28U RU 2012120892 U RU2012120892 U RU 2012120892U RU 119115 U1 RU119115 U1 RU 119115U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- radiation source
- holder
- ignition
- samples
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Устройство для тестирования материалов на горючесть, включающее опорную стойку, держатель для источника теплового излучения, источник теплового излучения, держатель для образца и тензометрический датчик, соединенный с персональным компьютером, отличающееся тем, что источник теплового излучения выполнен в виде плоского керамического теплового излучателя, установленного внутри полусферического защитного кожуха, и закреплен с помощью держателя на опорной стойке с возможностью перемещения по вертикали и в горизонтальной плоскости, а тензометрический датчик выполнен в форме электронных весов, рассчитанных на измерение массы от 10-3 г, с дискретностью взвешивания 0,001 г. A device for testing materials for combustibility, including a support stand, a holder for a thermal radiation source, a thermal radiation source, a sample holder and a strain gauge sensor connected to a personal computer, characterized in that the thermal radiation source is made in the form of a flat ceramic heat radiator installed inside a hemispherical protective casing, and is fixed with a holder on a support stand with the ability to move vertically and in a horizontal plane, and the strain gauge is made in the form of an electronic balance designed to measure mass from 10-3 g, with a weighing resolution of 0.001 g.
Description
Полезная модель относится к области пожаровзрывобезопасности, конкретно к устройствам, предназначенным для исследования материалов на горючесть в частности, для проведения рутинных исследований в лабораторных условиях. Предлагаемое устройство предназначено для тестирования на горючесть/самовоспламеняемость полимеров и композиций на их основе, а также иных твердых, сыпучих, волокнистых или вспененных материалов.The utility model relates to the field of fire and explosion safety, specifically to devices intended for the study of combustible materials, in particular, for routine research in laboratory conditions. The proposed device is intended for testing the combustibility / self-ignition of polymers and compositions based on them, as well as other solid, bulk, fibrous or foamed materials.
Известна установка для испытания строительных материалов на воспламеняемость [ГОСТ 30402-96 Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость], содержащая опорную станину, радиационную панель, состоящую из кожуха с теплоизолирующим слоем и нагревательным элементом, систему зажигания (запальная горелка), а также вспомогательное оборудование (держатель образца, экранирующая пластина для защиты поверхности образца от воздействия теплового потока, система регулирования расхода газовоздушной смеси, регулятор температуры нагревательного элемента, регистратор времени). Регулируемый лучистый тепловой поток плотностью от 5 до 50 кВт/м2 воздействует на верхнюю плоскость образца испытуемого материала и через регулярные интервалы времени на центр образца воздействует подвижный факел до воспламенения газообразных продуктов, выделяющихся из образца. Использование принудительного поджига образца, во-первых, не позволяет оценить индукционный период его самовозгорания и, во-вторых, усложняет установку, поскольку требует использования дополнительного газобалонного оборудования для питания запальной горелки.Known installation for testing building materials for flammability [GOST 30402-96 Building materials. Flammability test method], containing a support frame, a radiation panel, consisting of a casing with a heat insulating layer and a heating element, an ignition system (ignition burner), and also auxiliary equipment (sample holder, shielding plate to protect the surface of the sample from heat flux, system air-gas flow rate regulation, temperature control of the heating element, time recorder). An adjustable radiant heat flux with a density of 5 to 50 kW / m 2 acts on the upper plane of the sample of the test material and, at regular intervals, the center of the sample is exposed to a moving plume until the gaseous products released from the sample ignite. The use of forced ignition of the sample, firstly, does not allow to evaluate the induction period of its spontaneous combustion and, secondly, complicates the installation, since it requires the use of additional gas cylinder equipment to power the ignition burner.
Известно устройство для тестирования материалов на горючесть - конический калориметр (кон-калориметр), выпускаемый фирмой Fire Testing Technology Limited (Великобритания) - стендовый прибор, предназначенный для испытаний материалов на горючесть [ISO 5660-1 /Cone Calorimeter Method/]. Кон-калориметр является основным прибором, используемым для оценки огнестойкости материалов согласно действующим стандартам. Он содержит нагревательный элемент (3 кВт, 230 В) с намоткой в форме усеченного конуса, обеспечивающий тепловой поток до 100 кВт/м2, держатель для образца, устройство для зажигания образца, весовой тензометрический датчик нагрузки, а также дополнительное оборудование - вытяжку, дымоотборник и газоотборник, дымовой фильтр, насос, измеритель температуры и давления отходящих газов, лазерно-оптическое устройство, датчик удельного теплового потока. Для тестирования материалов с использованием кон-калориметра используют образцы размером не менее чем 100×100×50 мм. Большой размер образцов требует использования принудительного поджига, что не позволяет определять время самовоспламенения образца. При сжигании объемных образцов происходит интенсивное дымо- и газовыделение, что требует использования специальной вытяжной системы, значительно усложняющей конструкцию прибора, увеличивающей его размеры и стоимость. Также к недостаткам прибора можно отнести то, что рабочий элемент конического нагревателя - спираль накаливания подвергается воздействию продуктов, образующихся в процессе горения исследуемого образца, что сокращает срок ее службы.A device for testing combustibility materials is known — a conical calorimeter (con-calorimeter), manufactured by Fire Testing Technology Limited (Great Britain) —a bench device designed to test combustibility materials [ISO 5660-1 / Cone Calorimeter Method /]. The calorimeter is the main instrument used to evaluate the fire resistance of materials in accordance with current standards. It contains a heating element (3 kW, 230 V) with a truncated cone-shaped winding, providing a heat flux of up to 100 kW / m 2 , a sample holder, a device for ignition of a sample, a weight strain gauge load detector, and also additional equipment - an exhaust hood, a smoke sampler and a gas sampling device, a smoke filter, a pump, an exhaust gas temperature and pressure meter, a laser optical device, a specific heat flux sensor. For testing materials using a calorimeter, samples of at least 100 × 100 × 50 mm in size are used. The large size of the samples requires the use of forced ignition, which does not allow to determine the time of self-ignition of the sample. When bulk samples are burned, intense smoke and gas emission occurs, which requires the use of a special exhaust system that significantly complicates the design of the device, increasing its size and cost. Also, the disadvantages of the device include the fact that the working element of the conical heater - the incandescent spiral is exposed to products formed during the combustion of the test sample, which reduces its service life.
В качестве прототипа выбран прибор Mass Loss Calorimeter (MLC), выпускаемый фирмой Fire Testing Technology Limited (Великобритания) [ISO 13927 /Plastics. Simple heat release test using a conical radiant heater and a thermopile detector/ и ISO 17554 /Mass Loss Calorimeter/], который является упрощенной моделью кон-калориметра и может быть использован как самостоятельно, так и в составе кон-калориметра. Прибор включает закрепленный на фиксированном расстоянии от образца источник теплового излучения, выполненный в форме конического нагревательного элемента, содержащего спираль накаливания, (3 кВт, 230 В), датчик теплового потока, устройство для принудительного поджига образца, горизонтальный держатель образца для образцов 100×100×50 мм, тензометрический датчик, рассчитанный на массу до 500 г, с дискретностью 0,1 г, устройство для перекрывания теплового потока. Для прибора необходимо водяное охлаждение нагревательного конического элемента.As a prototype, the Mass Loss Calorimeter (MLC) device manufactured by Fire Testing Technology Limited (Great Britain) [ISO 13927 / Plastics. Simple heat release test using a conical radiant heater and a thermopile detector / and ISO 17554 / Mass Loss Calorimeter /], which is a simplified model of the calorimeter and can be used both independently and as part of the calorimeter. The device includes a thermal radiation source fixed at a fixed distance from the sample, made in the form of a conical heating element containing an incandescent spiral (3 kW, 230 V), a heat flux sensor, a device for forced ignition of a sample, a horizontal sample holder for samples 100 × 100 × 50 mm, strain gauge designed for a mass of up to 500 g, with a resolution of 0.1 g, a device for blocking the heat flux. The device requires water cooling of the conical heating element.
Прототип характеризуется теми же недостатками, что и кон-калориметр, о которых говорилось выше. В числе общих недостатков кон-калориметра и MLC следует отметить невозможность их использования при проведении лабораторных исследований, особенно на этапе разработки новых материалов (композиций), когда требуется проводить скрининг большого количества образцов малого размера за минимальное время.The prototype is characterized by the same drawbacks as the calorimeter mentioned above. Among the general shortcomings of the calorimeter and the MLC, it is worth noting that they cannot be used in laboratory studies, especially at the stage of developing new materials (compositions), when it is necessary to screen a large number of small samples in a minimum time.
Задача, на решение которой направленно заявляемая полезна модель, состоит в создании доступной по цене надежной простой лабораторной установки, не требующей дополнительных систем обеспечения, позволяющей при малых затратах времени проводить скриннинговые лабораторные исследования на горючесть образцов материалов, имеющих малые геометрические размеры и массу, не превышающую 1 г.The problem to which the claimed utility model is directed is to create an affordable, reliable, simple laboratory setup that does not require additional support systems, allowing screening laboratory tests for combustibility of samples of materials with small geometric dimensions and mass not exceeding at low cost of time 1 g
Поставленная задача решается заявляемым устройством для тестирования материалов на горючесть, включающим опорную стойку, источник теплового излучения, держатель для образца и тензометрический датчик, соединенный с персональным компьютером, отличающимся тем, что источник теплового излучения выполнен в виде плоского керамического теплового излучателя, установленного внутри полусферического защитного кожуха, и закреплен с помощью держателя на опорной стойке с возможностью перемещения по вертикали и в горизонтальной плоскости, а тензометрический датчик выполнен в форме электронных весов, рассчитанных на измерение массы от 10-3 г, с дискретностью взвешивания 0,001 г.The problem is solved by the claimed device for testing materials for combustibility, including a support stand, a heat radiation source, a sample holder and a strain gauge connected to a personal computer, characterized in that the heat radiation source is made in the form of a flat ceramic heat radiator mounted inside a hemispherical protective casing, and is fixed with a holder on a support rack with the ability to move vertically and horizontally, and the tens metric sensor is in the form of electronic scales, designed for measuring mass of from 10 -3 g with readability weighing 0.001 g
Заявляемая полезная модель схематически показана на Фиг.1.The inventive utility model is schematically shown in Fig.1.
На Фиг.2 показана зависимость периода индукции самовоспламенения образцов от их массы (толщины), полученная с использованием заявляемой полезной модели.Figure 2 shows the dependence of the self-ignition induction period of the samples on their mass (thickness) obtained using the inventive utility model.
Полезная модель представляет собой настольное устройство, содержащее вертикальную опорную стойку 1, предназначенную для фиксации и регулировки по высоте и в горизонтальной плоскости держателя 2 для источника теплового излучения 3, выполненного в виде плоского керамического теплового излучателя 4, установленного внутри полусферического защитного кожуха 5 и подсоединенного к источнику электропитания (на схеме не показан) проводом 6. Защитная (экранирующая) пластина 7 из негорючего материала с низкой теплопроводностью (например, прессованного вермикулита), ограничивающая распространение теплового потока, закреплена с помощью опорных стоек 8 на металлическом основании 9, обеспечивающем также крепление опорной стойки 1. Фиксатор 10 обеспечивает фиксацию источника теплового излучения 3 на расстоянии от образца, обеспечивающем необходимую интенсивность теплового потока, или в положении, исключающем воздействие теплового потока на образец. Держатель образца, состоящий из чаши для образца 11 и штока 12, закреплен на опорной платформе 13, установленной на поверхности электронных весов 14, предназначенных для взвешивания образцов массой от 10-3 г с дискретностью взвешивания 0,001 г, и содержащих интерфейсную плату, позволяющую с помощью кабеля 15 передавать данные о потере массы образца для обработки на персональный компьютер 16.The utility model is a desktop device containing a vertical support rack 1, designed to fix and adjust in height and in the horizontal plane of the holder 2 for the heat radiation source 3, made in the form of a flat ceramic heat radiator 4, mounted inside a hemispherical protective casing 5 and connected to a power source (not shown in the diagram) with a wire 6. A protective (shielding) plate 7 of non-combustible material with low thermal conductivity (for example, pressed of vermiculite), restricting the spread of heat flux, is fixed with the support posts 8 on a metal base 9, which also provides support for the support post 1. The latch 10 ensures that the heat radiation source 3 is fixed at a distance from the sample, providing the necessary heat flux, or in position excluding the effect of heat flow on the sample. The sample holder, consisting of a sample cup 11 and a rod 12, is mounted on a support platform 13 mounted on the surface of electronic scales 14, designed to weigh samples weighing from 10 -3 g with a resolution of 0.001 g, and containing an interface board that allows using cable 15 to transmit data on the loss of mass of the sample for processing on a personal computer 16.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
На керамический тепловой излучатель 4, в качестве которого может быть использован, например, керамический ИК-излучатель SHTS/4, 230 В, 0,3 кВт (Elstein-Werk М. Steinmetz GmbH & Со.,), подают питание и после его выхода на максимальную мощность источник теплового излучения 3 устанавливают на высоте, которая обеспечивает необходимый тепловой поток (10-35 кВт/м2). Высоту, на которой должен быть установлен источник теплового излучения 3, определяют с помощью известной зависимости температуры от плотности теплового потока [ГОСТ 12.1.044-89 Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения], описываемой уравнением: Y=203,4+10,6XThe ceramic heat radiator 4, which can be used, for example, ceramic infrared emitter SHTS / 4, 230 V, 0.3 kW (Elstein-Werk M. Steinmetz GmbH & Co.,), is supplied with power and after its output at maximum power, the heat radiation source 3 is installed at a height that provides the necessary heat flux (10-35 kW / m 2 ). The height at which the heat radiation source 3 should be installed is determined using the well-known temperature dependence on the heat flux density [GOST 12.1.044-89 Fire and explosion hazard of substances and materials. The nomenclature of indicators and methods for their determination], described by the equation: Y = 203.4 + 10.6X
где Y - мощность теплового потока, кВт·м-2,where Y is the heat flux power, kW · m -2 ,
X - температура на поверхности негорючего образца, °C.X is the temperature on the surface of a non-combustible sample, ° C.
По уравнению определяют температуру, соответствующую выбранной для анализа плотности теплового потока. Например, величине теплового потока 20 кВт/м2, которая является предпочтительной для анализа малых образцов, соответствует температура 416°C. С помощью термопары К-типа, подключенной к преобразователю термо-ЭДС термопары в цифровые значения, отражаемые на дисплее (например MAS-354 фирмы MASTECH или EAT 520/530 фирмы EBRO), перемещая источник теплового излучения 3 вдоль опорной стойки 1, определяют высоту крепления источника излучения, обеспечивающую нужную температуру. После этого источник теплового излучения 3 переводят с помощью держателя 2 в горизонтальной плоскости в положение, исключающее воздействие теплового потока на чашу 11. Опорная стойка может быть проградуирована по высоте в соответствии величинами плотности теплового потока, которые создают ту или иную температуру на поверхности образца, и в дальнейшем использование термопары не требуется.The equation determines the temperature corresponding to the selected heat density analysis. For example, a heat flux of 20 kW / m 2 , which is preferred for the analysis of small samples, corresponds to a temperature of 416 ° C. Using a K-type thermocouple connected to a thermocouple converter of the thermocouple to digital values displayed on the display (for example, MAS-354 from MASTECH or EAT 520/530 from EBRO), moving the heat radiation source 3 along the support column 1, determine the mounting height a radiation source that provides the desired temperature. After that, the heat radiation source 3 is transferred using the holder 2 in a horizontal plane to a position that excludes the influence of heat flux on the bowl 11. The support column can be calibrated in height in accordance with the values of the heat flux density, which create a particular temperature on the surface of the sample, and further use of a thermocouple is not required.
На чашу 11, охлажденную до комнатной температуры, устанавливают исследуемый образец, который предварительно помещают в чашку из фольги, препятствующую растеканию расплава, затем с помощью фиксатора 10 на вертикальной опорной стойке 1 закрепляют держатель 2 с источником теплового излучения 3 на высоте, соответствующей выбранной плотности теплового потока. Данные об изменении массы образца, передаются от весов 14 по кабелю 15 на PC 16 и подвергаются дальнейшей компьютерной обработке. Скорость передачи данных выбирают в зависимости от ожидаемой скорости потери массы образца. Обычно этот показатель выбирают в пределах от 0,2 до 0,5 Гц. После достижения постоянства значений остаточной массы измерения прекращают, переводя источник теплового потока в горизонтальной плоскости в положение, исключающее воздействие теплового потока на образец. На основе полученных данных строят интегральную кривую потери массы от времени. Ее дифференцирование позволяет определить максимальную скорость потери массы, которая, в случае отсутствия ингибирования газофазного горения, пропорциональна скорости тепловыделения, характеризующей пожароопасность образца. Из полученных значений определяют индукционный период до начала устойчивого горения образца, скорость потери массы образца в условиях горения и остаточный вес образца. Анализ одного образца занимает не более 30 минут. Таким образом можно провести серию анализов без выключения нагревателя и без дополнительных затрат времени для выхода его на рабочий режим.On the bowl 11, cooled to room temperature, the test sample is installed, which is preliminarily placed in a foil cup that prevents melt from spreading, then, with the help of a latch 10, a holder 2 with a thermal radiation source 3 is fixed on a vertical support column 3 at a height corresponding to the selected thermal density flow. Data on the change in the mass of the sample are transmitted from the weights 14 via cable 15 to PC 16 and are subjected to further computer processing. The data rate is selected depending on the expected rate of loss of mass of the sample. Typically, this indicator is selected in the range from 0.2 to 0.5 Hz. After reaching a constant value of the residual mass, measurements are stopped, moving the heat flux source in the horizontal plane to a position that excludes the effect of heat flux on the sample. Based on the data obtained, an integral mass loss curve is plotted against time. Its differentiation allows one to determine the maximum mass loss rate, which, in the absence of inhibition of gas-phase combustion, is proportional to the heat release rate characterizing the fire hazard of the sample. From the obtained values, the induction period before the start of stable burning of the sample, the rate of loss of mass of the sample under combustion conditions, and the residual weight of the sample are determined. Analysis of one sample takes no more than 30 minutes. Thus, it is possible to carry out a series of analyzes without turning off the heater and without additional time costs for it to enter the operating mode.
Использование в источнике теплового излучения керамического нагревателя вместо спирали накаливания позволяет увеличить ресурс работы устройства за счет меньшей уязвимости нагревательного элемента под действием агрессивных газообразных продуктов, образующихся при горении образца.The use of a ceramic heater instead of an incandescent coil in the source of thermal radiation allows to increase the life of the device due to the less vulnerability of the heating element under the action of aggressive gaseous products formed during combustion of the sample.
Возможность перемещения источника теплового излучения в вертикальном и горизонтальном направлениях позволяет упростить конструкцию устройства по сравнению с прототипом за счет того, что отпадает необходимость в использовании датчика теплового потока и устройства для перекрывания теплового потока.The ability to move the heat radiation source in the vertical and horizontal directions allows us to simplify the design of the device compared to the prototype due to the fact that there is no need to use a heat flux sensor and a device for blocking the heat flux.
Важной отличительной особенностью заявляемой полезной модели является возможность с ее помощью исследовать образцы малой массы и малых геометрических размеров. Это обеспечивается тем, что в качестве тензометрического датчика используют электронные весы, рассчитанные на измерение массы от 10-3 г с дискретностью взвешивания 0,001 г, например весы DX-120 (A&D Co. Ltd). Использование образцов малого размера позволяет применять менее мощные и экономичные по энергозатратам нагреватели, отказаться от специальных систем газоотвода, вытяжных систем и систем дополнительного водяного охлаждения и, тем самым, значительно упростить конструкцию устройства и уменьшить его стоимость.An important distinguishing feature of the claimed utility model is the ability to use it to study samples of small mass and small geometric dimensions. This is ensured by the fact that as a strain gauge, electronic scales are used that are designed to measure masses from 10 -3 g with a weighing resolution of 0.001 g, for example, a DX-120 balance (A&D Co. Ltd). The use of small samples allows the use of less powerful and energy-efficient heaters, to abandon special exhaust systems, exhaust systems and additional water cooling systems and, thereby, greatly simplify the design of the device and reduce its cost.
Возможность работы с маленькими образцами позволяет отказаться от использования при анализе принудительного поджига, что, с одной стороны, упрощает устройство, а с другой - позволяет определять время индукции самовоспламенения, что затруднительно при анализе образцов большого размера. Кроме того, возможность анализа малых образцов позволяет проводить исследования термически тонких тел и определить такой важный параметр, как период индукции самовоспламенения образца нулевой массы, что соответствует истинному критерию самовоспламенения для исследуемого материала.The ability to work with small samples allows you to refuse to use forced ignition in the analysis, which, on the one hand, simplifies the device, and on the other hand, allows you to determine the self-ignition induction time, which is difficult when analyzing large samples. In addition, the possibility of analyzing small samples allows one to study thermally thin bodies and to determine such an important parameter as the period of self-ignition of a sample of zero mass, which corresponds to the true criterion of self-ignition for the material under study.
Предлагаемое устройство предназначено для тестирования на горючесть/самовоспламеняемость полимеров и композиций на их основе, а также иных твердых, сыпучих, волокнистых или вспененных материалов.The proposed device is intended for testing the combustibility / self-ignition of polymers and compositions based on them, as well as other solid, bulk, fibrous or foamed materials.
Образцы для проведения измерений готовят следующим образом.Samples for measurements are prepared as follows.
Из полимерных материалов, содержащих различные количества наполнителя, методом горячего прессования готовят пластины толщиной от 1 до 5 мм, из которых с помощью тарированного пробойника вырубают образцы диаметром 10-15 мм, при этом вес образца должен находиться в пределах 0,3-0,6 г, что обеспечивает необходимую чувствительность метода. Для предотвращения растекания расплава, образующегося при нагреве образца в процессе измерений, образец помещают в чашу из фольги так, чтобы поверхность образца оставалась открытой.From polymeric materials containing different amounts of filler, plates with a thickness of 1 to 5 mm are prepared by hot pressing, of which samples with a diameter of 10-15 mm are cut using a calibrated punch, while the weight of the sample should be in the range of 0.3-0.6 g, which provides the necessary sensitivity of the method. To prevent the spreading of the melt formed when the sample is heated during the measurement process, the sample is placed in a foil bowl so that the surface of the sample remains open.
Образцы на основе древесины выпиливают в форме квадрата из массива с минимальной толщиной, позволяющей исключить самопроизвольное растрескивание материала. Обычно размеры образца составляют 15×15 мм, а толщина 2-3 мм.Samples based on wood are cut out in the form of a square from an array with a minimum thickness, which eliminates spontaneous cracking of the material. Typically, the dimensions of the sample are 15 × 15 mm and the thickness is 2-3 mm.
В приведенных ниже примерах 1-4 показана возможность применения заявляемого устройства для определения параметров горючести полимерных материалов на примере сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) с молекулярной массой более 1,5 млн. и его композиций с нанографитом (толщина пачек, образованных листами графена - 2-10 нм, средний размер - 5 мкм) при заданном тепловом потоке 20 кВт/м2.The following examples 1-4 show the possibility of using the inventive device for determining the combustibility parameters of polymeric materials by the example of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) with a molecular weight of more than 1.5 million and its compositions with nanographite (the thickness of the packs formed by graphene sheets is 2-10 nm, average size - 5 μm) for a given heat flux of 20 kW / m 2 .
В таблице 1 показаны результаты сравнительных измерений показателей горючести СВМПЭ в зависимости от содержания в их составе нанографита.Table 1 shows the results of comparative measurements of the combustibility of UHMWPE depending on the content of nanographite in their composition.
Из таблицы 1 видно, что скорость потери массы композита, содержащего 7-13 масс.% нанографита, снижается более, чем в два раза по сравнению с полимером, не содержащим добавки. При этом период индукции самовоспламенения увеличивается почти на 20%.From table 1 it is seen that the mass loss rate of the composite containing 7-13 wt.% Nanographite is reduced by more than two times in comparison with the polymer containing no additives. In this case, the period of self-ignition induction increases by almost 20%.
Пример 5 Определение периода индукции самовоспламенения термически тонких образцов на примере саженаполненного каучука.Example 5 Determination of the self-ignition induction period of thermally thin samples by the example of carbon black.
К термически тонким телам относят тела, в которых перепад температур, возникающий при нагреве по сечению, ничтожно мал. Для термически тонких образцов величина периода индукции самовоспламенения прямо пропорциональна толщине и массе образца. Исследование зависимости периода индукции самовоспламенения термически тонких образцов от их массы (толщины) позволяет определить истинный период самовоспламенения, который представляет собой приведенный к нулевой массе период индукции самовозгорания образца и является важным показателем горючести материала. Предлагаемая полезная модель, в отличие от аналогов и прототипа, предназначенная для анализа малых образцов, позволяет производить такие измерения.Thermally thin bodies include bodies in which the temperature difference arising upon heating over the cross section is negligible. For thermally thin samples, the self-ignition induction period is directly proportional to the thickness and weight of the sample. The study of the dependence of the self-ignition period of self-ignition of thermally thin samples on their mass (thickness) allows us to determine the true self-ignition period, which is the period of self-ignition of the sample reduced to zero mass and is an important indicator of the combustibility of the material. The proposed utility model, in contrast to analogues and prototype, intended for the analysis of small samples, allows such measurements.
Испытание проводят при заданном тепловом потоке 20 кВт/м2. Для анализа используют серию образцов саженаполненной резины на основе бутадиен-нитрильного каучука СКН-26 с 50%-ным весовым содержанием сажи ПМ-70. Все образцы имеют диаметр 12±0,2 мм, но различаются по толщине и массе. Массы образцов составляют 98, 150, 200, 262, 358, 516 и 738 мг.The test is carried out at a given heat flux of 20 kW / m 2 . For analysis using a series of samples of fathom-filled rubber based on nitrile butadiene rubber SKN-26 with a 50% weight content of soot PM-70. All samples have a diameter of 12 ± 0.2 mm, but vary in thickness and weight. The masses of the samples are 98, 150, 200, 262, 358, 516 and 738 mg.
На Фиг.2 показана зависимость периода индукции самовоспламенения образцов от их массы (толщины). Образцы массой менее 400 мг (толщина менее 3 мм), соответствующие участку 1 на Фиг.2, являются термически тонкими и показывают линейную зависимость периода индукции самовоспламенения от массы (толщины) образца. Значения периода индукции самовоспламенения для термически толстых образцов с массой больше 400 мг (участок 2 на Фиг.2) практически не зависят от их массы. Регрессионный анализ данных по самовоспламенению термически тонких образцов позволяет рассчитать теоретическую величину периода индукции самовоспламенения саженаполненного каучука при нулевой массе, что соответствует истинному критерию самовоспламенения для данного материала. В условиях данного примера для саженаполненного каучука он составляет 7 секунд.Figure 2 shows the dependence of the self-ignition induction period of the samples on their mass (thickness). Samples weighing less than 400 mg (thickness less than 3 mm) corresponding to section 1 in FIG. 2 are thermally thin and show a linear dependence of the self-ignition induction period on the mass (thickness) of the sample. The values of the self-ignition induction period for thermally thick samples with a mass of more than 400 mg (section 2 in FIG. 2) are practically independent of their mass. Regression analysis of the self-ignition data of thermally thin samples allows us to calculate the theoretical value of the self-ignition period of self-ignition of carbon black at zero mass, which corresponds to the true criterion of self-ignition for a given material. In the conditions of this example, for fumed rubber, it is 7 seconds.
Таким образом, предлагаемое устройство представляет собой простую по конструкции, малогабаритную, настольную лабораторную установку, не требующую дополнительных систем обеспечения, позволяющую при малых затратах средств и времени проводить скриннинговые лабораторные исследования на горючесть образцов, имеющих малые геометрические размеры и массу.Thus, the proposed device is a simple in design, small-sized, bench-top laboratory setup that does not require additional support systems, allowing for small costs and time to carry out screening laboratory tests for the combustibility of samples having small geometric dimensions and weight.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012120892/28U RU119115U1 (en) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | DEVICE FOR TESTING MATERIALS FOR FLAMMABILITY |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012120892/28U RU119115U1 (en) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | DEVICE FOR TESTING MATERIALS FOR FLAMMABILITY |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU119115U1 true RU119115U1 (en) | 2012-08-10 |
Family
ID=46850052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012120892/28U RU119115U1 (en) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | DEVICE FOR TESTING MATERIALS FOR FLAMMABILITY |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU119115U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109813746A (en) * | 2019-03-16 | 2019-05-28 | 中国民用航空飞行学院 | A kind of fire foam thermal stability determination instrument |
| RU2724076C1 (en) * | 2019-06-11 | 2020-06-19 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Method of manufacturing quartz fibre guides |
-
2012
- 2012-05-22 RU RU2012120892/28U patent/RU119115U1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109813746A (en) * | 2019-03-16 | 2019-05-28 | 中国民用航空飞行学院 | A kind of fire foam thermal stability determination instrument |
| RU2724076C1 (en) * | 2019-06-11 | 2020-06-19 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Method of manufacturing quartz fibre guides |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100686374B1 (en) | System for testing and estimating fire property by burning of a test materials | |
| Li et al. | Gasification experiments for pyrolysis model parameterization and validation | |
| Beaulieu et al. | Effect of oxygen on flame heat flux in horizontal and vertical orientations | |
| Xu et al. | Compare the flammability of two extruded polystyrene foams with micro-scale combustion calorimeter and cone calorimeter tests | |
| KR101988252B1 (en) | System for automatically detecting flame ignition of test sample by infrared ray (ir) heating apparatus, and method for the same | |
| Linteris et al. | Prediction of the gasification rate of thermoplastic polymers in fire-like environments | |
| CN110044961B (en) | Device and method for observing and testing fire spreading behavior of dust layer | |
| Janssens | Fundamental measurement techniques | |
| RU119115U1 (en) | DEVICE FOR TESTING MATERIALS FOR FLAMMABILITY | |
| Hamins et al. | Report of experimental results for the international fire model benchmarking and validation exercise# 3 | |
| CN108279282A (en) | One kind penetrating the adjustable granular active carbon stacking combustibility test platform of air-flow | |
| Zhu et al. | Spacing effects on downward flame spread over thin PMMA slabs | |
| Wasan et al. | Study of pyrolysis and upward flame spread on charring materials—Part I: Experimental study | |
| CN207248805U (en) | The grading plant of dust combustion danger | |
| Li et al. | Experimental study of high altitude effect on heat release rates of pool fires using calorimeters | |
| Han et al. | Experiment study on the ignition point of XPS foam plastics | |
| Vermina Plathner et al. | Experimental assessment of bench‐scale ignitability parameters | |
| Vincent et al. | Multi-scale experiments of household materials burning | |
| Kulkarni et al. | Heat loss to the interior of a free burning vertical wall and its influence on estimation of effective heat of gasification | |
| Brehob et al. | Time‐dependent mass loss rate behavior of wall materials under external radiation | |
| Dlugogorski et al. | Ignition temperature and surface emissivity of heterogeneous loosely packed materials from pyrometric measurements | |
| CN218121879U (en) | Combustible thermal radiation ignition characteristic test platform | |
| McAllister et al. | Critical mass flux for flaming ignition of dead, dry wood as a function of external radiant heat flux and oxidizer flow velocity | |
| AI et al. | Effects of ignition source in room fire tests | |
| SK9589Y1 (en) | Apparatus for determining rate of flame spread on the surface of polymeric materials and method for this determination |