Диссертация (1141597), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Если представить зависимости τс.в.=f(dT/dt) в обобщенном виде,то с ростом скорости нагрева(dT)время самовоспламенения уменьшается.dtИспользование математического аппарата позволяет с высокой степеньюдостоверности (p=0,95; q=0,05) определять время самовоспламенения НП и93учитывать факторы, повышающие данные величины, на этапах проектированияи эксплуатации НП.С помощью уравнения (2.25) найден безразмерный параметр ( ), которыйпозволяет определить характер процессов тепломассопереноса в измерительнойячейке.
Результаты представлены в таблице 4.7.Таблица 4.7-Результаты по вычислению безразмерного параметра у образца НПмарки «Танго-4»Скоростьнагрева,К/мин510152025100200Т с.в., К745765781797805849,5877,8E, Дж/моль175000175000175000175000175000175000175000Q,К0, с-1кДж/кг ρ,кг/м34,60E+09 55090 0,4754,60E+09 29280 0,4614,60E+09 18020 0,4524,60E+09 11420 0,4434,60E+099020 0,4434,60E+092920 0,41654,60E+091490 0,404λ,Вт/(м*К)0,05590,05710,05810,05910,05950,06290,0648r, м0,006750,006750,006750,006750,006750,006750,00675δ2,001542,003442,0021592,0158662,0117732,0502782,050661Стехиометрический коэффициент(ß) – наименьшее количество окислителя,необходимого для полного окисления 1 кг горючего, в нашем случаевинилхлорида, составляет 2,5 м3[84] .Исходя из условия, что содержание кислорода в воздухе составляет 21%,произведем расчет (таблица 4.8).Таблица 4.8-Определение коэффициента избытка окислителяТемпература, КVО2, м3/кгМода 602 (54%)Акцент тимбер (55%)Танго-4 (59%)5731,87741,0141,03261,1086232,041,0161,1221,20366732,2051,1911,21281,37232,36881,2791,31,47732,53261,3681,391,37Рассчитав коэффициент избытка окислителя, определим тип смесивинилхлорида с воздухом при каждой температуре (таблица 4.9).94Таблица 4.9- Определение типа смеси винилхлорида с воздухомТемпература, КΑМода 602 (54%)Акцент тимбер (55%)Танго-4 (59%)5730,750,4050,41250,44256230,8160,4410,4490,48146730,8820,4760,4850,527230,94750,5120,5210,5597731,0130,550,560,598Из расчетов видно, что при температурах 573 К и 623 К смесь являетсябогатой, то есть в смеси избыток горючего.
При температурах 673 К, 723 К и 773К смесь является стехиометрической, то есть в смеси оптимальное соотношениегорючего и окислителя.При этом состав продуктов сгорания зависит от коэффициента избыткаокислителя: при температурах 673 К, 723 К и 773 К смесь являетсястехиометрической, образуются продукты полного сгорания- СО2, Н2О. При 573К и 623 К смесь является богатой, происходит неполное сгорание. Продуктаминеполного сгорания могут быть горючие вещества:Н2, СО, СН4, С (сажа),различные радикалы. Продуктами неполного сгорания могут быть также оксидыазота, спирты, альдегиды, кетоны.Расчет объема продуктов полного сгорания при теоретически необходимомколичестве воздуха зависит от состава горючего вещества и рассчитывается поформуле [84].
Произведем расчеты объема влажных (Vпс) и сухих продуктов(Vсп)сгорания для 1 кг линолеума при различных температурах (исходя из анализадериватограмм, сопоставляя дериватограммы чистого ПВХ и образца линолеуманаходим массовое содержание ПВХ в образце), при 500°С остаток массысодержание примесей (таблица 4.10).Таблица 4.10-Определение объема влажных и сухих продуктов сгоранияТемпература, КVпс, м3/кгМода 602 (54%)Акцент тимбер (55%)Танго-4 (59%)Vсп, м3/кгМода 602 (54%)Акцент тимбер (55%)Танго-4 (59%)57331,621,651,772,261,221,2431,336233,271,7661,81,932,451,3231,351,4456733,5351,911,9442,092,651,4311,461,567233,7982,0512,092,242,851,541,571,687734,062,192,2332,3953,0441,6441,6741,79695Важность определения состава и объема продуктов сгорания очевидна.
Знаясостав продуктов сгорания, можно управлять процессом горения, обеспечиваябезопасность людей и снижать воздействие продуктов сгорания на окружающуюсреду [38]. Концентрационные пределы распространения пламени (КПРП) –важнейшие характеристики пожарной и взрывной опасности веществ, поэтомурасчётуказанныхпараметровявляетсяактуальнойзадачейпожаровзрывозащиты [127] .Нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени(НКПР и ВКПР)- минимальное и максимальное содержание горючего в смеси«горючеевещество-окислительнаясреда»,прикоторомвозможнораспространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.Интервал между НКПР и ВКПР называют областью распространения пламени,чем больше этот интервал, тем больше пожаровзрывобезопасность вещества.Определим верхний (φв) и нижний (φн)концентрационные пределыраспространения пламени для винилхлорида по формуле [84].
Результатыпредставлены в таблице 4.11.Таблица 4.11-Определение верхнего (φв) и нижнего (φн)пределов распространения пламениТемпература, Кφв, %Мода 602 (54%)Акцент тимбер (55%)Танго-4 (59%)φ н, %Мода 602 (54%)Акцент тимбер (55%)Танго-4 (59%)ОбластьраспространенияпламениМода 602 (54%)Акцент тимбер (55%)Танго-4 (59%)концентрационных57330,316,3616,6717,92,961,61,631,7527,3462331,7117,12317,4418,712,81,5121,541,65228,9167333,1217,8818,2219,542,651,431,461,563530,4772334,5318,6518,9920,372,51,351,3751,47532,0377335,9419,419,821,22,351,2691,29251,386533,5914,7615,03716,13115,6115,917,0616,4516,7617,9817,29617,6218,918,13918,4719,8296Из таблицы 4.11 видно, что с ростом температуры у линолеумов на основеПВХ увеличивается область распространения пламени, это свидетельствует обувеличении пожаровзрывоопасности вещества при нагреве.Скорость массового уноса при нагреве материалов на основе ПВХопределяется как испарением винилхлорида с поверхности, так и объемнойреакцией пиролиза, в результате чего в окрестности Тсв.
имеют место газофазноевоспламенение и последующее горение винилхлорида (ведущая стадия процессавоспламенения переходит в газовую фазу). Происходит это при достиженииконцентрационного предела воспламенения винилхлорида в пограничном слое.4.4.Результаты определения компонентного состава напольных покрытий истеклованияДля качественного рентгенофлуоресцентного анализа важно, чтобы энергияполихроматического излучения рентгеновской трубки была равна или превышалаэнергию, необходимую для выбивания К-электронов элементов, входящих всостав анализируемой пробы.В этом случае спектр вторичного рентгеновского излучения содержитхарактеристические рентгеновские линии для определяемого элемента. Поэтомудля обнаружения элементов с большим атомным номером необходимоувеличивать напряжение трубки.В образцах НП обнаружен элемент сера по линиям Кα1 и Клиниям К α1,Кα2,Кβ1β1,хлор попри поданном напряжении 6 кВ.
При напряжении 15 кВвыявлено содержание элементов: титана, меди, железа по обнаружению линии Кα1,цинка по обнаружению линии К α1 и К β1.При напряжении 45 кВ выявлено содержание молибдена по обнаружениюлинии Кα1и К β1. В образцах присутствует в следовых количествах титан, медь,железо в виде солей, используемых в качестве дымоподавителей.
Элементы цинк,97молибден, сера присутствуют в значительных концентрациях, так как наряду сКα–линией выявлены и К β-линии.При обработке кривых ДСК в программе Netzsch Proteus Analysis былиполучены следующие данные при нагреве трех образцов линолеумавтемпературном интервале от 25°С до 1000°С (таблицы 4.12 - 4.14).Из данных таблиц 4.12-4.14 видно, что лучшими эксплуатационнымихарактеристиками в условиях повышенной тепловой нагрузки обладает линолеумна основе ПВХ «Танго-4», он обладает высокими значениями температурыстеклования.Сувеличениемскоростинагреватемпературныйдиапазонстеклования резко уходит в область высоких температур у образца линолеума«Акцент тимбер», это свидетельствует о том, что процесс стеклования являетсярелаксационным процессом, так как при увеличении температуры времярелаксации увеличивается.Таблица 4.12-Характеристика процесса стеклования при нагреве образцалинолеума «Акцент тимбер»Характернаяточка5 К/мин10 К/мин15 К/мин20 К/мин25 К/минТeig (°С)217,4229,8217,9220,1489,5Тmg (°С)Перегиб (°С)Тefg (°С)221,2241222,4351,6551,8223,5233,7218,6222,4483,7226246,9224,1237,2474,7Изменение Ср(Дж/(г*К))3,3883,5470,8332,1353,484Таблица 4.13-Характеристика процесса стеклования при нагреве образцалинолеума «Танго-4»Характернаяточка5 К/мин10 К/мин15 К/мин20 К/мин25 К/минТeig (°С)672,2715697706,9723,7Тmg (°С)Перегиб (°С)Тefg (°С)672,1621,1684,1695,6757,1672,9731,6738,6742764,3733620,5707,7713,7772,2Изменение Ср(Дж/(г*К))1,910,3763,0262,227,75298Таблица 4.14- Характеристика процесса стеклования при нагреве образцалинолеума «Мода-602»Характернаяточка5 К/мин10 К/мин15 К/мин20 К/мин25 К/минТeig (°С)446,1513,9505346Тmg (°С)Перегиб (°С)Тefg (°С)679710,3352,9340,1450508,3483,9334,8отсутствует443,6539,3474333,4Изменение Ср(Дж/(г*К))0,1381,6764,3681,826Достаточно небольшое значение температуры стеклования свидетельствуетовысокой гибкости и растяжении полимера при комнатной температуре, этообеспечиваетморозостойкостьэксплуатационныехарактеристикиполимерногоприматериалакомнатнойитемпературе.хорошиеОбразецлинолеума «Мода-602» также обладает высокими значениями температурстеклования, при нагреве 15 градусов в минуту происходит резкий скачокзначения теплоемкости, и температура стеклования убывает [138].У всех видов линолеума состав середины представлял собой аморфнокристаллическую структуру из поливинилхлорида и наполнителя.У образца«Мода-602» наполнитель на основе карбоната кальция (СаСО3); у образца«Акцент тимбер» наполнитель также на основе карбоната кальция (СаСО3) снебольшими включениями гидроксида алюминия Al(OH)3; он входит в составкаолинита.
У образца «Танго-4» наполнитель также на основе карбоната кальция(СаСО3).Покрытие у всех исследуемых образцов представляет собой аморфнокристаллическую структуру, состоящую из ПВХ.Низувсехизученныхобразцовпредставляетсобойаморфно-кристаллическую структуру, хотя степень кристалличности больше, чем всередине. Также имеются небольшие включения гиббеита (рисунки 4.5-4.7). Подифрактограмме видно: 2 амофных гало и группа кристаллических пиков надними,которые соответствуют ПВХ и мелкие пики, которые соответствуеткаолину.В образце «Мода-602» большой кристалический пик на 30,5 град, этоскорее всего, кристаллы кальцита в верхнем слое.
Степень кристалличности равна99для образца «Мода-602» равна 14,687%; «Акцента тимбер»: 5,38%; «Танго-4»:8,701%. Расчеты проводили с использованием программного пакета PDXL(рисунок 4.8).Counts(с)225100250(б)9004001000(а)16004000102030405060Position [°2Theta]Рисунок 4.5-Дифрактограмма образца «Акцент тимбер» (съемка с трехплоскостей: черный цвет-покрытие; синий-середина; зеленый- нижняя часть)Counts(с)225100250900(б)4001000(а)360016004000102030405060Position [°2Theta]Рисунок 4.6-Дифрактограмма образца «Мода-602» (съемка с трех плоскостей:черный цвет-покрытие; синий-середина; зеленый- нижняя часть)Counts(с)225100250(б)9004001000(а)9004001000102030405060Position [°2Theta]Рисунок 4.7-Дифрактограмма образца «Танго-4» (съемка с трех плоскостей:черный цвет-покрытие; синий-середина; зеленый- нижняя часть)100166109.5155.59148.55138124.57.571146.598763.5Crystallinity(%)Crystallinity(%)Crystallinity(%)1032.5654.543.5255.5341.52.52311.5210.510.5001x02xData set3xData setData setРисунок 4.8-Пример использования программного пакета PDXL для расчетастепени кристалличности образцов (слева- образец «Мода-602», в центре«Акцент тимбер», справа- «Танго-4»)4.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
