Автореферат диссертации (Пожарная опасность объектов социального назначения с использованием напольных покрытий-линолеумов), страница 3

Цвет по оси ОУсоответствует цвету кривойОпределение температуры самовоспламенения согласно ГОСТ 12.1.044-89ССБТ является весьма трудоемкой задачей, так как определяется методомпоследовательных приближений путем введения определенной массы вещества внагретый объем. Таким образом, если при заданной температуре испытания ненаблюдается самовоспламенение, то следующее испытание проводят применьшей температуре до тех пор, пока не определится минимальная температурарабочей камеры, при которой образец самовоспламеняется и горит более 5 с, апри температуре на 10 °С меньше - наблюдается отказ.

Методы ДТА и ТГ былиуспешно применены для определения температуры самовоспламенения углей идругих углеродсодержащих материалов. Было установлено, что максимум накривой dT/T = f(T) можно принимать за температуру самовоспламенениявещества.По сравнению с классическим методом определения температурысамовоспламенения согласно ГОСТ 12.1.044-89 ССБТ, при котором Т с.в.определяется субъективно по появлению пламени или дыма, метод ДТА болеестабилен и объективен в оценке этого параметра: является менее трудоемким, атакже приводит к меньшим ошибкам определения.Температура самовоспламенения (Тсв.) на кривой ДТА определялась поточке перегиба в областиэкзотермического пика, отвечающего засамовоспламенение продуктов термодеструкции НП.

Величина скорости потеримассы образца (dɳ/dt) определялась по кривой ДТГА при заданных скоростяхнагрева dТ/dt (от 5 до 25 К/мин) с помощью программного пакета Netzsch ProteusAnalysis. Статистическая обработка данных по определению Тс.в. проводилась приуровне значимости 0,05 и доверительной вероятности 0,95. Число измеренныхзначений N (т.е. число повторностей эксперимента, выборка) составляет 7, чтообеспечивает соблюдение доверительной вероятности 0,95 и нормального закона10распределения.

Определив Sx (дисперсию случайной величины), проверилиналичие в группе наблюдений грубых погрешностей исходя из правила «трехсигм». Наблюдения, содержащие грубые погрешности, исключили из группырезультатов и заново повторили вычисления.Интервальные оценки для математического ожидания ( m х ) не превышают±0,6 % от оценки математического ожидания ( Х ). Результаты по определению Тс.в. трех образцов линолеума представлены в таблице 1. Графическое выражениезависимости Тс.в. образца НП марки «Акцент тимбер».

от скорости нагревапредставлена на рисунке 3.Таблица 1- Результаты по определению Т с.в. (q=0,05 и P=0,95)Скорость нагрева,К/минЗначение Т с.в.«Танго-4»745,29±2,57765,14±2,1780,29±4,2796,29±2,16805,14±2,39«Акцент тимбер»787,29±3,38824,26±2,51846±4,9856,86±2,1864,57±2,27510152025«Мода-602»731,29±3,15753,29±2,33772,71±4,6781,14±2,39789,57±2,27880,00Тс.в., К860,00840,00820,00800,00780,00760,0005101520Скорость нагрева,К/мин2530Рисунок 2- Графическое выражение зависимости Т с. в. от скорости нагреваdT/dt образца покрытия напольного марки «Акцент тимбер»Для всех видов НП, которые могут рассматриваться как возможныеальтернативы при выборе проектных решений при строительстве илиреконструкции объектов социального назначения с точки зрения пожарнойопасности, предварительно должны быть построены графики типа рисунка 2.Фактически набор таких графиков будет представлять собой базу данных сграфическими объектами.Для описания процесса дымообразования при термодеструкции в атмосферевоздуха используется кинетический подход, представляется скоростьдымообразования в виде:11 E d d Dm1   d k 0d exp d ,sdt RTс.в.

vкггде ρ -плотность  3  ;м (3)-коэффициент дымообразования (м2/кг);- удельная поверхность образца (м-1);- энергия активации (Дж/моль);- универсальная газовая постоянная;Т с.в.- температура самовоспламенения (К).Степень превращениябудет определяется выражением:d md  mkd,mHd  mkd(4)где mHd - начальная масса исследуемого образца;-текущая масса исследуемого образца;- конечная масса исследуемого образца.При постоянной скорости нагреваdTdtпроизводнуюd ddtв (3) можнозаписать, как:d d d d dTd d,dtdT dtdTd dDmE1   d k 0 d exp dsdT RT*v(5),(6)Для нахождения энергии активации процесса при различных температурахстроили зависимость по уравнению 7.

Графическое выражение даннойзависимости показано на рисунке 3. В качестве критерия адекватностиполученного регрессионного уравнения использовался коэффициент корреляцииэтой зависимости с прямой линией (указанная зависимость в случаеудовлетворительного описания процесса термораспада должна представлятьсобой прямую линию). 1  d ,ln  d   f (7) dT  Tс.в.

где d d / dT – температурный градиент в окрестности температуры Tс.в. ; d -степень превращения вещества.По тангенсу угла наклона находили значение энергии активации (Е d) вразмерности Дж/моль. Значение предэкпоненциального множителя (К0) находилипо формуле:К0 d s* *dT V  EdDm *  * 1   d  * exp RTс.в.(8),12где Еd-энергия активации (Дж/моль);R - универсальная газовая постоянная;Тс.в.- температура самовоспламенения (К);К0 –предэкспонент в законе Аррениуса (1/мин).4,94,84,74,64,54,44,34,24,14,03,93,83,73,63,5ln(dȵ/dТ)1/Тс.в.,К-11,27E-031,28E-031,29E-031,33E-031,37E-03 1  d d , для  f T dT  с .в . Рисунок 3- Графическое выражение зависимости lnобразца покрытия напольного «Мода-602» при нагреве в атмосфере воздуха(скорости нагрева – 5,10,15,20,25 К/мин)Предложенматематическийаппаратдлярасчетавременисамовоспламенения продуктов термодеструкции НП (уравнения 9-10), так как отэтого будет зависеть длительность начальной стадии пожара (НСП) в помещении,это время является наиболее благоприятным для эвакуации из мест массовогопребывания людей при пожаре.Период индукции процесса самовоспламенения определен по формуле (9): ад СpQk0* E R0Tст2exp ,ERT 0 ст.

(9)где С p - удельная теплоемкость (кДж/(кг*К));Q- тепловой эффект процесса, (Дж/кг);- предэкспоненциальный множитель, мин-1;E-энергия активации процесса, Дж/моль;Tст.температурастенкиизмерительнойячейкивмоментсамовоспламенения, К;R-универсальная газовая постоянная, 8,314 кДж/(моль*К).Период, за который произошло самовоспламенение продуктовтермодеструкции НП, определен по формуле (10):(10) с.в.

  ад. 1  e  a  ,где а=1,37 для сосуда цилиндрической формы (форма измерительнойячейки).Сp и Q определили, используя программный пакет Netzsch Proteus Analysis.Показано, что для вычисления параметров термодеструкции (Е акт, k0)необходимо учитывать коэффициент Dm как основной фактор пожарного риска.13В результате анализа сделан вывод, что совместное использование данных ДТА иопределения коэффициента дымообразования по ГОСТ 12.1.044-89 ССБТявляется эффективным методом оценки пожарных рисков на объектахсоциального назначения.В четвертой главе отмечено, что существует связь между температуройсамовоспламенения продуктов термодеструкции НП и их дымообразующейспособностью.

Представлены результаты по применению интегрированноймодели (система уравнений (1)-(10)) для прогнозирования пожароопасности НП,подтверждена адекватность применения модели для прогнозированияпожароопасности строительных материалов, и как следствие, моделированиянарастания ОФП на объектах социального назначения в случае пожара.Чем ниже Тс.в., тем меньше дымообразующая способность. Всеисследованные образцы относятся к материалам с высокой дымообразующейспособностью при температуре воздействия свыше 450 °С.

По полученнымданным можно с высокой степенью достоверности (с доверительнойвероятностью 0,95) использовать значения Тс.в. в качестве показателяпожароопасности и учитывать факторы, повышающие данные величины, наэтапах проектирования и эксплуатации НП в зданиях социального назначения.С использованием интегрированной модели терморазложения былиопределены кинетические параметры термодеструкции, результаты представленыв таблицах 2-4.Таблица 2-Кинетические параметры дымообразования напольногопокрытия «Мода-602» на основе ПВХ при различных скоростях нагрева ватмосфере воздухаСкоростьнагрева,Ed ,Дж/мольEd/RТс.в.,К1/Тс.в., К-177569,6278234,7478733,5878317,8880645,8933094109470942097007317537737817890,0013680,0013280,0012940,001280,001267К/мин510152025Таблица 3- Кинетические параметры дымообразования напольного покрытия«Танго-4» на основе ПВХ при различных скоростях нагрева в атмосфере воздухаСкорость нагрева,К/мин510152025Ed,Дж/моль95611933669860410003493117Ed/RТс.в.,К1/Тс.в., К-111500112301186012032112007457657817978050,0013420,0013070,001280,0012550,00124214Таблица 4- Кинетические параметры дымообразования напольного покрытия«Акцент тимбер» на основе ПВХ при различных скоростях нагрева в атмосферевоздухаСкорость нагрева,К/мин510152025Ed,Дж/моль149818,28133689,12138012,4132358,88142003,12Ed/RТс.в.,К1/Тс.в., К-118020160801660015920170807898258498578650,0012670,0012120,0011780,0011670,001156С доверительной вероятностью 0,95 значение величины Ed для НП марки«Мода-602» находится в интервале (78,7±1,95) кДж/моль, а среднее значениевеличины k0 равно (5,67 ±0,4)*109.