Диссертация (1141597), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Идентификацию фаз проводили с использованием порошковой базыданных PDF-2.Для рентгеноструктурного исследования бралиобразец линолеумадиаметром 20мм. Дифракционную картину получали с помощью рентгеновскогодифрактометра с фокусировкойпо Бреггу-Брентано (рисунок 3.8).Рисунок 3.8-Ход лучей в дифрактометре с фокусировкой по Брэггу-БрентаноПри съемке на дифрактометре образец закрепляется в центрегониометре –устройстве, измеряющего углы поворота образца и счетчика. На образецнаправляетсяпучоклучейизисточника,находящегосяна окружностигониометра. Для измерения интенсивности дифрагированных лучей используютсчетчик, который перемещается в плоскости гониометра по окружности вокругобразца. Движение счетчика происходит в режиме пошагового сканирования.Угол поворота счетчика 2θ измеряется от направления прошедшего пучка.78Смещаясь каждый раз на определенный угол Δ2ϑ , счетчик производит в каждойточке дифракционного спектра измерение интенсивности [110].При повороте счетчика на угол 2θi регистрируется отражение от плоскостей{hkl}i, для которых выполняется условие дифракции:2d hkl sin  1  n ,Рентгенограмма(3.12)записываласьввидезависимостиинтегральнойинтенсивности дифракции от угла 2.Степень кристалличности полимеров определяли по формуле [109]:χс(3.13)где - интенсивность рассеяния от исследуемого образца;- интенсивность рассеяния от аморфного эталонного образца;- интенсивность рассеяния от кристаллического эталона;K - константа, которую определяют по наклону кривой зависимостиот;χс - степень кристалличности.кркробщгдеам –кркрам(3.14)– площадь кристаллической части;площадь аморфной части.Простейший вариант эксперимента в РСА: анализируемый объектпомещается в пучок рентгеновских лучей, и измеряется интенсивностьрассеянного излучения.79Рисунок 3.9-Оптическая схема порошкового рентгеновского дифрактометра (поПущаровскому Д.Ю.): А – рентгеновская трубка; Б – монохроматор; В –ограничивающие щели; Г – приемная щель3.6.Методика прогнозирования характеристик термодеструкции идымообразования напольных покрытий с учетом массового содержаниякомпонентовИз источника [129] известно, что при dTs dt =10 К/мин и значении энергииактивации Е=83 кДж/моль,толщина образцов не должна быть более 2,5 мм.

Прибольшейтолщине образцов наблюдается неравномерный прогрев и различныеинтенсивности протекания реакции термического разложения по толщинеобразца. Кинетические характеристики процесса термодеструкции определялись врезультате обработки данных термогравиметрических испытаний (рисунок 3.10)по уравнению [79]:E dm s, k 0 m s  mc  expdt RTs где ms -текущая масса образца;mc -начальная масса образца;t -время, мин;Ts -температура самовоспламенения;R-универсальная газовая постоянная.(3.15)80Рисунок 3.10- ДТГА (дифференциальная кривая скорости потери массы),ДТА (кривая дифференциально-термического анализа), Т (температурная кривая),ТГ (термогравиметрическая кривая) при нагреве образца «Акцент тимбер» соскоростью 5 К/мин в атмосфере воздухаСистема уравнений сохранения массы записывалась в виде:dM i , jdt  M i , j k i , j  ai , j 1M i , j 1ki , j 1 ,(3.16)где M i , j - относительная текущая масса реагирующего вещества;i-1,2,3 – номер реагирующего компонента;j-1,…Nj- номер стадии разложения;ai , j 1 -относительное массовое содержание продуктов после завершенияотдельной стадии реакции( ai ,0  0 , k i , N  0 );iвначальныйвремени M i ,1   i ; ki , j  k 0,i , j exp Ei , j RTs -моментскоростиреакций при образовании промежуточных продуктов;  i - массовая доляполимерного связующего в материале в исходном состоянии.Описание процесса деструкции линолеумов с различным содержанием ПВХможет быть осуществлено с помощью системы уравнений (3.16-3.17) при данныхтермокинетических константах ( Ei , j , k 0,i , j ).Массовую долю наполнителей при этом (  i, j )нужно представить в виде:2 i , j   i*, j  Ai , j exp   i , j    * ,(3.17)81где Ai , j ,  i, j и  * - эмпирические константы, зависящие от природы веществ,содержащихся в напольных покрытиях; - массовая доля ПВХ; i*, j - масса остатка.3.7.

Математический аппарат для расчета времени самовоспламененияТемпературу Тс.в. определим по формуле [130,131], которая следует изкритического условия самовоспламенения [131] продуктов термодеструкции НП ввоздухе в измерительной ячейке цилиндрической формы. В этом случае a=1,37[130,131].Т с .в .R0Tст2 Т ст  a,E(3.18)где Тст-температура стенки ячейки, К;а-сомножитель [130,131];Е-энергия активации процесса самовоспламенения, Дж/моль;R0- универсальная газовая постоянная, Дж/(моль*К).Рисунок 3.11-ДТГА (дифференциальная кривая скорости потери массы),ДТА (кривая дифференциально-термического анализа), Т (температурная кривая),ТГ (термогравиметрическая кривая) при нагреве образца «Танго-4» со скоростью5 К/мин в атмосфере воздуха82Кинетические характеристики процесса термодеструкции определялись врезультате обработки данных термогравиметрических испытаний (рисунок 3.11).Возникает необходимость прогнозирования термостойкости НП в условияхповышенных тепловых нагрузок, при моделировании этих процессов желательносвести к минимуму пространственное распределение тепла и массы.

Определитьзначениекритических параметров для построения модели терморазложениявозможно, используя систему уравнений (3.19-3.20):d TdtρC p k 0T 1   TdTст ρQk 0 1  η TdtnTnT  ETexpR T 0 с.в.  ETexp RTст,(3.19)S  L Tc.в.  Т ст ,V(3.20)где  -плотность (кг/м3);С p -удельная теплоемкость (Дж/(кг*К));Т ст -температурастенки,К;Q-тепловой эффект реакции (Дж/кг).k0 -предэкпоненциальныйTмножитель (1/мин);-степень превращения вещества при данной температуре;n- порядок реакции;E-энергия активации (Дж/(моль*К));R0  8,314 Дж/(моль*К)-универсальнаяL -коэффициентгазовая постоянная;теплоотдачи, (Вт/(м2*К));S-площадь образца, м2;V-объем образца, м3;Тс.в.- температура самовоспламенения, К;Период индукции процесса самовоспламенения определен из [131]: ад СpQk0* E R0Tст2exp ,E R0Tст.

где С - удельная теплоемкость (кДж/(кг*К));- тепловой эффект процесса, (Дж/кг);(3.21)83- предэкспоненциальный множитель, мин-1;-энергия активации процесса, Дж/моль;ст -температура стенки, К;R-универсальная газовая постоянная, 8,314 кДж/(моль*К).Период, за который произошло самовоспламенение НП при различныхскоростях нагрева и в условиях, близких к пожару, определено по уравнению3.22: с.в.   ад. 1  e  a  ,(3.22)где а=1,37 для сосуда цилиндрической формы (форма измерительнойячейки).Сp и Q определим, используя программный пакет Netzsch Proteus Analysis.Кинетические параметры в окрестности Тподробно описанной в [132-134].с.в.определены согласно методике,843.8.Выводы1.Представленаметодикарасчетакинетическихпараметровдляпредставления интегральной модели термодеструкции (уравнения 3.2-3.9),учитывающая данные ДТА и определения коэффициента дымообразования поГОСТ 12.1.044-89 ССБТ.2.Показаны принципы определения Тс.в.по результатам эксперимента: онаопределяется по кривой ДТА в области экзотермического пика, отвечающего засамовоспламенение продуктов терморазложения.3.Предложенматематическийаппаратдлярасчетавременисамовоспламенения НП (уравнения 3.21-3.22), так как от этого будет зависетьдлительность начального этапа пожара до полного охвата помещения пламенем,это время является наиболее благоприятным для эвакуации из мест массовогоскопления людей.

Понимание характера этого этапа пожара имеет прямоеотношение к обеспечению безопасности людей, находящихся на объектахсоциального назначения.4.Показано, что при вычислении параметров термодеструкции (Енеобходимо учитывать коэффициент Dmакт,к0 )как основной фактор пожарнойнагрузки. В результате анализа сделан вывод, что совместное использованиеданных ДТА и определения коэффициента дымообразования по ГОСТ 12.1.044-89ССБ является эффективным методом оценки пожарных рисков.85Глава 4.Результаты исследований и их обсуждение4.1.

Результаты по статистической обработке определения Т свСреди многочисленных работ, связанных с исследованием свойствматериалов при нагреве, в последнее время основное внимание уделяетсяповышению точности их определения и совершенствованию математическихмоделей, описывающих тепломассоперенос в материалах при их нагреве[135].Статистическая обработка определения Тс.в. проводилась по формулам(2.26) - (2.32) при уровне значимости 0,05 и доверительной вероятности 0,95.Число измеренных значений N (т.е. число повторностей эксперимента, выборка)составляет 7, что обеспечивает соблюдение доверительной вероятности 0,95 инормального закона распределения. Определив Sx (дисперсию случайнойвеличины), проверили наличие в группе наблюдений грубых погрешностейисходя из правила «трех сигм». Наблюдения, содержащие грубые погрешности,исключили из группы результатов и заново повторили вычисления.

Характеристики

Список файлов диссертации