Автореферат диссертации (Пожарная опасность объектов социального назначения с использованием напольных покрытий-линолеумов), страница 2

Полученныйкомплекс экспериментальных значений показателей пожарной опасности НП наоснове ПВХ расширяет базу данных, которые необходимы для моделированиядинамики развития пожара, нарастания опасных факторов пожара на объектахсоциального назначения. Результаты по исследованию особенностей5термодеструкции линолеумов на основе ПВХ могут быть использованы дляпрогнозной оценки пожарной опасности объектов социального значения, где онииспользуются. Возможно рассмотрение целесообразности замены на другой видНП.Методология и методы исследованияМетодология исследования заключается в анализе работ российских изарубежных специалистов, посвященных изучению процессов формированияопасных факторов пожара и обеспечению пожаробезопасности зданий исооружений.Теоретико-методологической основой исследования явились методытермического анализа, математического анализа, аналитические и численныеметоды решения уравнений тепломассообмена, фундаментальные положениятеории вероятности и математической статистики.Положения, выносимые на защиту1.Интегрированная модель термодеструкции, учитывающая данные ДТА иопределения коэффициента дымообразования.

Это позволяет принимать вовнимание дымообразование как основной фактор риска при пожаре.2.Математический аппарат, предложенный для расчетавременисамовоспламенения продуктов термодеструкции НП, и как следствие,возможность оценки пожароопасности материалов при температурах, близких кусловиям пожара.3.Определение роли дымообразования как первичного опасного факторапожара, затрудняющего эвакуацию на объектах социального назначения.Степень достоверности и апробация результатовСтепень достоверности научных положений, выводов и рекомендаций,сформулированных в диссертации, обусловлена использованием современныхапробированных методов проведения лабораторных исследований, методоваппроксимации функций средствами Excel, положений нормативных актов, атакже поверенного сертифицированного оборудования.Достоверностьрезультатов работы обеспечивается применением известных принципов в областитермического анализа и обеспечении пожарной безопасности зданий исооружений с использованием как экспериментальных, так и теоретическихметодов исследования.Основные положения диссертационной работы и результаты исследованийбыли представлены для обсуждения на научных конференциях различногоуровня:1.VII Международная научная конференция «Полимерные материалыпониженной горючести» (Россия, Таганрог, 2013 г.); 2.VI Международная научнопрактическая конференция молодых ученых «Актуальные проблемы науки итехники» (Россия, Уфа, 2013 г.); 3.II Международная научно-практическаяконференция «Наука в современном информационном обществе» (Россия,Москва, 2013 г.);4.Международная научно-практическая конференция«Общество, наука и инновации» (Россия, Уфа, 2013 г.); 5.II Всероссийскаяконференция молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (Россия, Сургут,2014 г.); 6.VII Международная научно-практическая конференция молодыхучёных «Актуальные проблемы науки и техники-2014» (Россия, Уфа, 2014 г.);67.XVI международная научно-техническая конференция «Измерение, контроль,информатизация» (Россия, Барнаул, 2015 г.); 8.

I Всероссийская научнопрактическая конференция «Север России: стратегии и перспективы развития»(Россия, Сургут, 2015 г.); 9. II Всероссийская научно-практическая конференция«Север России: стратегии и перспективы развития» (Россия, Сургут, 2016 г.). 10. Iнаучно-практическая конференция «Проблемы безопасности жизнедеятельности(в сфере образования)» (Россия, Москва, 2016 г).ПубликацииОсновные результаты диссертации изложены в 17 работах, из которых 7работ опубликованы в журналах, включенных в перечень рецензируемыхнаучных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научныерезультаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, насоискание ученой степени доктора наук.Личный вклад автора заключается в разработке методики,представленной в диссертационной работе; в подготовке и проведенииэкспериментальных исследований, математической обработке результатовизмерений; подготовке публикаций по теме исследования.Структура и объем диссертационной работыДиссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, спискалитературы, включающего 142 наименования, списка сокращений, приложений Аи Б.

Работа изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 29рисунков, 38 таблиц, 64 формулы.II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированыцель и задачи исследований. Показаны научная новизна и практическаязначимость полученных результатов, а также приведены сведения об апробацииработы.В первой главе проведен анализ пожарной опасности объектовсоциального назначения с учетом применения в качестве НП линолеумов наоснове ПВХ, представлены способы снижения пожароопасности.

Приведеныданные об областях применения и свойствах поливинилхлорида. Данахарактеристика основных показателей пожароопасности как необходимыхпараметров для управления терморазложением (горючесть, воспламеняемость,скорость распространения пламени, токсичность, дымообразование).Проведен анализ моделей термодеструкции, полученных Шленским О.Ф.,Юдиным В.М., Полежаевым Ю.В., Юревичем Ф.Б., выявлены достоинства инедостатки моделей.В вышеперечисленных моделях не учитываетсянестационарность процесса тепломассопереноса, хотя она является важнейшейхарактерной особенностью процесса горения и создает критические условия.Один из основных опасных факторов пожара- дымообразование нерассматривается вообще ни в одной модели термодеструкции. Это актуализируетпоиск решения проблемы - необходимо построить модель термодеструкции,учитывающуюнестационарностьпроцессатепломассопереносаи7дымообразования как основного фактора пожарного риска при эвакуации изобъектов социального назначения в случае возгорания.Во второй главе описываются материально-техническая, методологическаяи программно-инструментальные базы, используемые для получения параметровматематической модели.Подробно рассмотрен метод динамическоготермогравиметрического анализа (ДТГА) как наиболее совершенного методаопределения кинетики термодеструкции полимерных строительных материалов.Однако отмечено, что недостатком метода является то, что он не учитываетдымообразование как показатель пожароопасности.Представлена авторская методика определения кинетических параметровтермодеструкции при интегрировании данных ДТА и определения коэффициентадымообразования.

Проведено оптимальное планирование экспериментов наоснове эффективных математических методов (с применением математическойстатистики). Известно, что наиболее совершенными методами исследованиятермических превращений веществ в современное время являются методы ДТА,однакогорениепрактическивсегдасопровождаетсяусиленнымдымообразованием. Отмечено, что коэффициент дымообразования имеет высокиезначения в режиме термической деструкции. Для получения уравнений,характеризующих процесс термодеструкции с учетом дымообразования,необходимо точно определить параметр - температуру самовоспламенения (Тс.в.),так какв окрестности этой температуры функциональная связь междуобобщенными критериями находится с учетом выполнения условийинтегрального подобия.Приведена авторская методика расчета безразмерного параметра (  ),необходимого для определения кинетики термодеструкции, учитывающейнестационарность процессов горения: E Q  E  2,* r * k 0 * exp  RT 2  * R0T* (1)где T* -характерная температура, К;Q-тепловой эффект реакции (Дж/кг);3 -плотность (кг/м ); -теплопроводность (Вт/(м*К));E-энергия активации (Дж/(моль));r * - характерный размер образца (м);k 0 -предэкпоненциальный множитель (1/с);R0  8,314 Дж/(моль*К)-универсальная газовая постоянная;Критическое значение  зависит от геометрической формы измерительнойячейки в дериватографе и в простейших случаях определено Франк-Каменецким,однако, расчеты являются приблизительными и не оценивают нестационарностьпроцессов тепломассопереноса в измерительной ячейкев моментсамовоспламенения.В третьей главе предлагается методика расчета кинетических параметровпри интегрировании данных дериватографии и определения коэффициентадымообразования.

Произведен анализ работ, посвященных нахождению8параметров при моделировании процесса тепломассообмена, выявленыпреимущества и недостатки. Приведены условия прохождения экспериментов,предложен математический аппарат для расчета времени самовоспламененияпродуктов термодеструкции НП.Отмечено, что при развитии пожара впомещении материалы покрытий полов, находясь в зоне относительно низкихтемператур, воспламеняются и горят в последнюю очередь. Воздействие пожараприводит к их термическому разложению, при котором выделяется большоеколичество токсичных газообразных веществ и дыма. Для оценки пожарнойопасности применения НП на объектах социального назначения, необходимопостроить математическую модель терморазложения.

Для этого требуется найтитакие параметры термодеструкции как: энергию активации (Е акт),предэкспоненциальный множитель (k0); порядок реакции (n). В свою очередь этопозволяет провести строгую оценку характера процесса терморазложения испрогнозироватьповедениематериалавусловияхнестационарноготепломассообмена.Методика нахождения коэффициента дымообразования заключается вопределении оптической плотности дыма, сопровождающего термическую илитермоокислительную деструкцию определенного количества анализируемоговещества или материала, распределенного в заданном объеме. Испытанияпроводили в атмосфере воздуха согласно ГОСТ 12.1.044-89 ССБТ. Коэффициентдымообразования () вычисляем по формуле:(2)где V- вместимость камеры измерения, м3 (0,512 м3);L-длина пути луча света в задымленной среде, м (0,8 м);m- масса образца, кг;E0 и Emin - значения начального и конечного светопропускания, %.Авторская методика экспериментального исследования кинетикитерморазложения состоит в следующем: образец нагревается в потокевысокотемпературного газа-окислителя при температуре от 298 К до 1298 К прискоростях нагрева 5,10,15,20,25 градусов в минуту на приборе STA 449 F1 Jupiter.Испытуемые и эталонные образцы (оксида алюминия-Al2O3) помещаем наплатиновые тигли и устанавливаем на керамическом стержне, на которыйопускается электрическая печь.Согласнопроведеннымисследованиям,Dm(коэффициентдымообразования) при термодеструкции НП принимает высокие значения вмомент, когда происходит самовоспламенение продуктов термодеструкции(рисунок 1).9Рисунок 1- ДТГА и ТГ кривые при нагреве образцов «Мода-602» соскоростью 5 град/мин в атмосфере воздуха (красный цвет - кривая Т(температурная кривая), салатовый- кривая ТГ(термогравиметрическая кривая),зеленый- кривая ДТГА(дифференциальная кривая скорости потери массы), синийкривая ДТА(кривая дифференциально-термического анализа).