SU979975A1 - Устройство дл оценки пожарной опасности твердых материалов - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относитс  к исследованию пожарной опасности твердых материалов, а более конкретно к устройствам дл  определени  температурного и концентрационного пределов воспламенени  продуктов термического разложе ни  (летучих) полимерных строительных материалов . Указанные показатели необходимы с целью определени  способности материалов к воспламенению во всем объеме помещений (о&цей вспышке), котора  наблюдаетс  при пожаре. Известно испытательное устройство конструк ции ВНИИПО. Оно примен етс  дл  определени  температуры воспламенени  и самовоспламенени  веществ и материалов, способных к пламенному горению. «.Конструктивно устройство представл ет собой; цилиндрическую реакционную камеру, продуваемую Гор чим воздухом с помощью специальной воздуходувки. В комплект устройства вход т термозлектрические термометры   запальник. Дл  определени  температуры воспламенени  открывают реакционную камеру и поднос т запальник к ранее поме ценном - в нее образцу. Минимальную температуру, которзто показала термопара перед открытием камеры при условш восшта111ененн  образца, и принимают за температуру рсп аменешш материала. Пр определсшш температу- , ры самовосш1аменет1  запаЛькик не подноситс , а камера открываетс  с целью обнар окени  miaMeiffloro горени  образца 1. Однако в процессе испытаний летучие непрерывно унос тс  с потоком воздуха из объема камеры, камера посто нно открываетс , что способствует дополнительной ее вентил ции, отсутствует внутренний истопптк зажигани , образец материала испытываетс  в услови х теплового удара, так как вноситс  в печь, предварительно нагретую до температуры BOcnnaNfeнени  (самовосш1ал1епени ). У многих материалов на различных стади х разложени  имеют разный состав, поэтому в данном устройстве оцениваетс  воспламен емость на какой-то из сталий. В услови х начальной стад1то пожара идет накопление летучих в обьеме помещени . Поэтому устройство не может быть использовано дл  определени  пределов воспламенени  летучих. Наиболее близким texmreecKvnvi решением к предлагаемому  вл етс  устройство дл  определени  параметров воспламенени  и горени  материалов, состо щее из камеры, источника излуче1ш  с регул тором мощности, свечей зажигани  держател  образца, датчиков теплового потока и температуры, конфузора и трубы с вентал тором. Проточна  часть состоит из конфузора, на выходе которого установлен образец и цилинд рической камеры, к верхней части которой подсоединена выт жна  труба с вентил тором. Образец материала поставлен вертикально. ИсТОЧН1ПСИ теплового излучени  расположены с двух сторон образца в горизонталыюй плоскос ти 2). В этом устройстве образец в течение всего опыта омываетс  холодным воздухом, поступающим из атмосферы, что не соответствует реальным услови м пожара, например, в замкнутых помещени х. Принудительна  продзтзка камеры устран ет радиационную составл ющую излз чени  от гор чих газов (продуктов разложени  и горени ), что также приводит к нару шению физического подоби  между процессами в камере и в реальных услови х при пожаре. Продукты терморазложени  образца посто нно вынос тс  из установки потоком свежего воздуха и, следовательно, на данной установке невозможен замер температуры воспламенени  исследуемого вещества. Целью изобретени   вл етс  повьпление точности измерени  температзфы и концентраций газов за счет имитации процессов тепломассообмена , происход щих в .замкнутых помещени х в начальной стадии пожара. Поставле1ша  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  оценки пожарной опасности твердых веществ и материалов, содержащем камеру, источник излучени  с регул тором мощности, свечи зажига1ш , держатель образца датчики,: температуры и теплового потока, камера вьшолнена щарообразной в виде двух разъемных полусфер, причем источник излучени  расположен в верху, а образец в низу. Кроме того, с целью предохранени  устройства от разрушени  и имитации давлени  в реальных помещени х при воспламенении, одна из полусфер снабжена откатно-прижимньш1 механизмом. Дл  имитации условий тепломассообмена и терморазложени  образца на установке реакционный объем последней должен быть замкнут . Это первое условие соответстви  пожару в помещени х (каютах). Дл  большей уверенности в том, что зафиксированные услови  ( температура, газовый состав, плотность теплового потока) соответствуют таковым перед вспышкой, желательно, чтобы газ во всем объеме камеры имел одинаковый состав. Таким образом по вл етс  требование равномерности концентрации по объему. Достичь равномерности концентрации, не привнос  в объем камеры искусственных возмущений (мещалка, вент1т тор), проще всего использу  тепловые, конвективные потоки. Итак, условие выполнени  равномерности концентрации по объему конструктивно должно быть св зано с организацией коксвективных потоков. Наиболее полно удовлетаор ет этим требовани м камера щарообразной формы с выделением энергии (тепла) внизу, на днище. При выделении тепла внизу нагретые порции газа, как более легкие, устремл ютс  вверх и создают тем самым восход щие конвективные потоки. Форма шара (сферы) предопредел ет отсутствие застойных зон и дает возможность конвективным потокам перемешивать весь объем камеры. Излучающа  световую энергию лампа должна располагатьс  напротив образца. Поэтому при установке облучаемого обрапца материала внизу камеры лампа помещаетс  вверху. Предлагаемое конструктивное решение позвол ет достаточно хорошо имитировать процессы тепломассообмена и терморазложени , происход щие в замкнутых (полузамкнутых), помещени х. В прототипе же имитации процессов тепломассообмена и терморазложени  в замкнутых помещени х нет. Таким образом, именно взаимосв зь двух признаков: 1) выполнение камеры шарообразной и 2) расположение источника излучени  вверху, а образца внизу камеры позвол ет достичь достаточно хорошей ими:гации процессов тепломассообмена и терморазложени  в начальной стадии пожара в замкнутых (полузамкнутых) помещени х. При этом унифицируютс  услови  испытаний :ia счет отсутстви  застойных зон, что повыщает сопоставимость результатов измерений. На чертеже изображено устройство , общий вид. Устройство состоит из рамы 1 с жестко укрепленными на ней направл ющими 2, верхней , закрепленной на иаправл юших 2, полусферы 3 и нижней подвижной полусферы 4. На полусферах смонтированы смотровые окна 5, служащие одновременно и дл  отбора проб газов и свечи зажигани  6. Снизу на полусфере 4 укреплен упорный подшипник . 7 с вилкой 8. В вилке 8 помеш,аютс  палец 9 винта 10. На винте 10 сид т гайка 11 и маховик 12. Гайка И расположена в пазу попере шны 13. Поперечина 13 с замками -фиксаторами 14 и пружинами 15 могут перемещатьс  по направл ющим 2.

В нижней части полусферы 4 (на дие) установлен держатель образиа 16, образец 17 и в середине образца датчик теплового потока 18 с термопарой 19. В объеме полус4)ер размещены термопары 20. Часть термопар 20 установлена на слое теплоизол ции 21, которым покрыта внутренн   поверхность полусфер 3 и 4. В верхней части полусферы 3 и нижней части полусферы 4 смонтированы вентил ционные окна 22 и клапанами 23. В верхней полусфере 3 установлен датчик давлени  24. На полусфере 3 cMoimipoBan отражатель с переме шым фокус1П)1М рассто нием 25 и источник излучени  (лампа) 26. (Электропитание к источнику излучени  26 поступает от программного регул тора мощности (ПРМ) 27 а к свечам зажигани  - от высоковольтного блока-распределител  (ВБР) 28.

Работа устройства протекает следующим образом.

В исходном положении полусфера 4 и поперечина 13 наход тс  в крайнем нижнем положении. Замки-фиксаторы 14 при этом открыты. Под держатель образца 16 закладываетс  образец горючего материала 17. В вилку 8 и паз поперечины 13 вставл ютс  соответственно палец 9 и гайка 11 винта 10. Вра- щением винта ГО за штурвал 12 сжимают на необходимую величину пружины 15. Наличие упорного подшипника 7 предотвращает передачу крут щего момента на полусферу 4. Пружины 15 оказываютс  сжатыми между попусферой 4 и поперечиной 13. Далее блок т1жн   полусфера 4 - поперечина 13 передвигаетс  вверх до упора в верхнюю полусферу 3 и жестко закрепл етс  на направл ющих 2 с помощью замков-фиксаторов 14. Вращением в обратную сторону винта 10 за щтурвал 12 отпускают гайку 11 до тех пор, пока не по витс  возможность вывести ее из паза поперечины 13. Вынимают палец 9 и убирают винт 10.

Затем включают ПРМ 27 и подвергаемый испытани м образец 17 нагреваетс  энергией излучател  26. Мощность излучени  регулируетс  знергией ПРМ 27, а плотность теплового потока измеиением фокусного рассто ни  отражател  25. Образец 17 нагреваетс  и разлагаетс  с выделением газов и дыма.

Лучиста  знерги  излучател  нагревает не только поверхность образца, но и частично поверхность изол ции стенок. По мере заполнени  камеры продуктами разложени  больща  часть знергии излучател  расходуетс  на их нагрев. Они в свою очередь в конвективном и лучистом теплообмене нагревают поверхность

изол ции, идет быстрое повышение температуры газов оздуашой среды. Организовшшьп таким образом процесс тепломассообмена имитирует а1Ш1ОП{чный процесс в началыюй стадии пожара, например, в жилом помещении.

Далее подаетс  злектрошггание на ВБР 28. Через заданный промежуток времеш, например , 5 с ВБР 28 генерирует высоковольтный импульс на 1ШЖНЮЮ свечу зажигани  6, через 5 с - на среднюю свечу зажигани , через 5сна верх1пою свечу зажигани , затем на нижшото и т. д.

По мере достижени  необходимой ко1щентрации углеводородов происходит воспламенение образовавшейс  горючей смеси. Эффект воспламенени  регистрируетс : по перемещенгао полусферы 4 В1шз; на слух - по резкому звуку, характерному хлопку, инструментально - по пику ла ленте самопнш тцсго прибора от датчика давлени . Этот же импульс от дзтчика давлени  исполюуетс  ВБР 2S определени  номера свещ1, ишиишровашисй воспламенение .

Температура газовоздушной среды непосредственно перед воспламеьснием пр1Н И% астс  за температуру воспламенени . Одноврсмеимо фиксируетс  концентраци  осношгых горюшх составл ющих (углеводородов, окиси углерода ) .

При повышеюш давлени  пол сфср  4 отходит от полусферы 3. Велнчи ; дав., вызывающего сдвижку полуа{))ы 4. регулируетс  предваритель П11М поджатисм 15, что позвол ет имитировать замкнуть- поме-щений с различной площадью оетек:-;Снг, . Отсутстствие предварительного под сап;Я iS позвол ет имитировать поь ещенил с предельной степенью остеклени  в в дс, 1апр мер остекленной стенки (перегороаки). В случае предельного сжати  пружин возможна имитаци  ;10л :1испи  полностью лишешзого окон (иодБалъО .

От крытые в процессе разложени  обр.азца 17 клапана 23 дл  1;мнтацни тепломассообмена помещени  (каюты) нрн открытой двери с остальными помеще1ш  н здани  (судна).

Велич1шы температур 19, 20 , тепловых потоков 18, давлений 24 и состав газов фиксируютс  в течение всего процесса терморазложени  образца 17.

Claims (2)

1. После окончани  опыта замкн-фикс-агоры 14 освобождаютс  и поперечина 13 вместе с нижней полусферой 4 перемещаетс  по направл ющим 2 вниз до упора в раму 1. Подобное конструктивное решение позвол ет осуществить свободный доступ вн%трь устройства и тем существенно облегчить зксперименталып 1е работы. 797 Поскольку промежуток времени между воспламен ющими импульсами может быть сокращен до, например 1 с , то представл етс  возможным доспгчь своевременного воспламенени  имеено в тот момент, когда создаетс  необходима  концентради  и температура . Применение предлагаемой констрзтсции позвол ет существенно повысить достоверность результатов измерени  температуры воспламенени  на начальной стадии пожара. Учет замеренных величш температур и концентрации газов позволит разработать рекомендации по применению материалов отделки и оборудова ш  помещений таким образом чтобы предотвратить общую вспьпику или максимально увеличить продолжительность начальной стадии пожара в помещении. Это, в свою очередь, увеличивает возможнос-п. дл  своевременной звакуации людей и мобилизаци средств борьбы с пожаром. Ограничение распространени  пожара за пределы помещени  . приведет к снижению материальных потерь. Устройство удобно в зксплуатации. Особен Но зффективно применение данного устройства дл  моделировшга  условий воспламенени  и судовых помещени х. 5 Формула изобретени  1. Устройство дл  оценки пожарной опасности твердых материалов, содержащее камеру, включающую источник излучени  с регул тором моищости, свечи зажигани , держатель образца , датчики температуры и тейпового потока, отличающеес  тем, что, с целью повыщеии  точности измерений температуры и ковдентраций газов за счет имитации процессов тепломассообмена и терморазложени  в замкнутых помещени х в начальной стадии пожара, камера выполнена шарообразной в виде двух разъемных полусфер, причем источник излучени  расположен в верху, а держатель образца - в низу камеры. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с   тем,, что, с целью предохранени  устройства от разрушени  и имитации давлени  в реальных помещени х при воспламенении, одна из полусфер сна&кена откатно-пр1 жимным мсханизмом . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. ГОСТ 12.1.017-80. Пожаровзрывоопасность нефтепродуктов и химических органических производств.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 635415, кл. G 01 N 25/50, 1972 (прототип).