Автореферат (1172917), страница 4
Текст из файла (страница 4)
При нагревании до 800 °С остается 40 % кокса.Расчет эффективных кинетических параметров разложения веществ по ТГ иДТГ кривым, полученным в динамических условиях нагрева, основан науравнении:ddexp(–E/RT) f(/(2)или после разделения переменных:d/ f() = (A/) exp (–E/RT) dT,(3)где – степень конверсии, Т – температура, К; А – предэкспоненциальныймножитель; Е – энергия активации; – скорость нагрева, град/мин; f() –функция, определяющая физический механизм разложения, индивидуальныйзакон скорости разложения вещества в зависимости от степени конверсии:13mo – mt)/(mo – mk),(4)где mo, mt, mk – масса вещества в начальный, текущий и конечный моментвремени разложения.
Интеграл левой части уравнения (3) обозначают символомg() и называют интегрированной функцией конверсии.Функции f() или g() для гетерогенных реакций описывают физическуюспособность молекулярных частиц или функциональных групп молекул вступатьв контакт друг с другом, отражают трансляционный характер процесса.Следующее уравнение в координатах: log [g()/T2] – 1/T позволяет оценитьмакрокинетические параметры разложения:g(={ART2 / (E + 2RT)} exp (–E/RT).(5)Для реалистичного описания кинетики разложения пенокомпозита«PENOCOM» необходимо определить соответствующий механизм гетерогеннойреакции разложения, т.е.
функцию g(). Каждая стадия разложенияпенокомпозита в рассматриваемых температурных интервалах анализироваласькак целая ТГ кривая с от 0 до 1. Функцию g() определяли по методу Криадо,используя значения приведенной скорости разложения, т.е. отнесенной кскорости полураспада вещества при = 0,5: V = (T/T0,5)2 (d/dt) / (d) /dt)0,5. Ееопределяли по ДТГ кривой по соотношению расстояний соответствующих точекот базовой линии, так как величина (T/T0,5)2 близка к 1.Для выяснения механизма основных стадий термоокислительного итермического разложения пенокомпозита результаты сравнивали стабулированными значениями приведенных скоростей при = 0,75, а такжезначениями , соответствующими максимальной приведенной скоростиразложения. Полученные в работе результаты позволяют уверенно считать, чтовсе стадии ТОД пенокомпозита (явные и скрытые) осуществляются подиффузионному механизму D3 в сферической геометрии.Таким образом, интегральная функция конверсии ТОД пенокомпозитаописывается уравнением: g() = [1 – (1-1/3]2.Энергия активации ТОД пенокомпозита и предэкспоненциальныймножительпервойичетвертойстадийравнысоответственно:9-1Е1 = 122,38 кДж/моль; А1= 1,9·10 мин и Е4 = 254,9 кДж/моль; А4 =1,07·1018 мин-1.Обычный метод мультиплетной скорости нагрева дает значения энергииактивации для первой и четвертой стадий ТОД пенокомпозита Е1 = 120 ±3 кДж/моль иЕ4 = 253,6±3 кДж/моль, практически совпадающие с выше указанными.Совершенно другие закономерности наблюдаются при разложениипенокомпозита «PENOCOM» в инертной среде.
Аналогичный подход копределению физического механизма по значениям степени конверсии примаксимальной приведенной скорости разложения и приведенной скорости при0,75 привел к следующему заключению. На первой стадии в интервале 260–430 °С пиролиз протекает по механизму R(n = 1) нуклеации – зарождению иросту ядер по закону случая. Интегрированная функция конверсии описываетсяуравнением: g() = [–ln (1 – ) ]n=1. Вторая стадия термического разложенияпенокомпозита при нагревании в интервале 430–775 °С также протекает по14механизму R(n = 1).Анаморфозы в координатах log[g(] – 1/T c учетом контролирующегомеханизма пиролиза дают следующие значения макрокинетических параметров:Е1 = 78,3±3кДж/моль; А 1 = 4,7·1019 мин-1 и Е2 = 72,3±3 кДж/моль;А2 = 4,3·1015 мин-1.Результаты испытания формоустойчивости и линейной термоусадки придинамическом нагреве со скоростью 12 град/мин до 900 °С разныхтеплоизоляционных материалов представлены на рисунке 3.Рисунок 3 – Влияние температуры на линейную усадку ТИМ:1 – ПСБ-С25 и ППС-10; 2 – ППУ* (ρ = 30 кг/м3);3 – стекловолокнистая плита (ρ = 12 кг/м3); 4* – пенокомпозит «PENOCOM»(ρ = 140 кг/м3); 5 –базальтовая волокнистая теплоизоляция (ρ = 38 кг/м3);6* – «Rockwool Light» (ρ = 36 кг/м3).
*Нагрев со скоростью 12 °С/мин на воздухеПБС-С25 и ППУ рано теряют свою форму в результате плавления.Неплавкий, коксообразующий, трудногорючий и не тлеющий после удаленияисточника нагрева полимерный пенокомпозит «PENOCOM» не уступает посвоей формоустойчивости минеральной стекловате.
Усадка последнейпроисходит в результате плавления. Усадка пенокомпозита – в результатевыгорания на воздухе пенококса. Самым высокоплавким теплоизоляционнымматериалом является «Rockwool Light Scandic». По аналогии с ТИМ«PENOCOM» определены механизм и кинетические параметры разложения двухпромышленных образцов самозатухающего пенополистирола ПСБ-С25 и ППС10. Эти ТИМ на воздухе и в инертной среде эндотермически разлагаются послеплавления в одну стадию по механизму нуклеации R1. Энергия активациипиролиза (Eэф = 241,7 кДж/моль) самозатухающего ПСБ-С25 близка к Eэфреакции деполимеризации полимера.В пятой главе приведены результаты исследований при стандартномтемпературном режиме пожара огнестойкости ограждающих конструкций,моделирующих фрагменты стен в деревянных зданиях легкого каркасного типа.Выявились факторы, влияющие на фактический предел огнестойкостиконструкций, а также проводилась оценка вкладов в общую огнестойкостьотдельных элементов конструкций, а именно – разных типов облицовочных плити теплоизоляционных материалов.
Предел огнестойкости ограждающих15деревянных конструкций определяли по признакам EI: времени потерицелостности (Е) и теплоизолирующей способности (I – время достижениякритической температуры 180 °С на необогреваемой стороне конструкции).Вклад в огнезащиту каждого слоя ограждающей конструкции оценивали пометодике, изложенной в европейском стандарте. Анализ проводили потемпературным кривым в предположении, что начало обугливания древесины иматериалов на ее основе (OSB) возможно после достижения на обогреваемойстороне древесины или полимерной теплоизоляции температуры 270 °С.Фактический предел огнестойкости ограждающей конструкции равен суммевременных вкладов ее составляющих элементов:Пф =∑i.(6)При проектировании предел огнестойкости ограждающих каркасныхконструкций рассчитывают по аддитивному методу как сумму временныхвкладов каждого элемента системы (облицовочных слоев, каркаса, ТИМ, узловсоединения).
При этом учитывают с использованием соответствующихкоэффициентов взаимное расположение и типы элементов конструкции, в томчисле узлы соединения [5,6,7].Проведено испытание семи систем ограждающих деревянных конструкцийс разной комбинацией облицовочных и теплоизоляционных материалов. Схемарасположенияэлементовчетырехслойнойконструкцииилокациитемпературных измерений (рисунок 4).Риcунок 4 – Схема расположения элементов ограждающей деревянной каркаснойконструкции и локации температурных измерений:1, 2 – облицовочные плиты со стороны огневого воздействия; 3 – деревянные стойки;4 - теплоизоляция; 5 – облицовочная плита на обратной стороне конструкции;- локация спаев термопар ТnАнализ результатов приводит к выводу, что большое влияние наогнестойкость конструкций имеют первые слои облицовки со стороны огневоговоздействия (таблица 2).
Облицовки из негорючего материала СМЛ,неразрушающегося до конца воздействия пожара, заметно повышают пределогнестойкости. Вклад облицовочного материала на необогреваемой сторонеконструкции довольно мал. Зазоры, свободные полости, металлические узлысоединения, уменьшение толщины деревянных элементов каркаса отрицательно16сказываются на огнестойкости ограждающих конструкций системы II–III.Сравнение пределов огнестойкости систем конструкций с базальтоволокнистойи полимерной теплоизоляцией (IV–VII) указывает на перспективностьприменения пенокомпозита «PENOCOM».В таблице 2 приведены результаты огневых испытаний исследуемых системограждающих деревянных конструкций, а также результаты оценки вкладовотдельных элементов в огнестойкость конструкции по EN 1995–1–2:2004.Таблица 2 – Огнестойкость ограждающих легких деревянных каркасныхконструкций№№системы Слоя1IIIIIIIVVVIVII2123–1234–1234–123–1234–1234–123–Элементы конструкции(δ = м; = кг/м3)3OSB (0,009)R-wool (0,01; ρ = 0,036)OSB (0,009)Каркас: сосна (0,05; ρ = 430)Имитация бруса (0,02)OSB (0,009)«PENOCOM» (0,01; ρ = 90)OSB (0,009)Каркас: cосна (0,025; ρ = 400)ГКЛ (0,009)ГКЛ (0,009)«PENOCOM» (0,01; ρ = 43,7)OSB (0,009)Каркас: cосна (2×0,025; ρ = 464)СМЛ (0,01)R-wool (0,015; ρ = 0,036)OSB (0,009)Каркас: ель (0,05; ρ = 464)СМЛ (0,006)СМЛ (0,006)«PENOCOM» (0,15; ρ = 83)OSB (0,009)Каркас: cосна (0,05; ρ = 497)СМЛ (0,006)СМЛ (0,01)«PENOCOM» (0,15; ρ = 43,7)OSB (0,009)Каркас: ель (0,05; ρ = 411)СМЛ (0,006)«PENOCOM» (0,15; ρ = 140)СМЛ (0,006)Каркас: cосна (0,05; ρ = 497)17Пф = ∑ ηiмин.Вклад в огнестойкость,(мин)η1η2η3η44567842,16,734,70,7-38,517612,5326139,52,515215307-97,221,6470,70,9110,315,9 12,1820,37-951375По температурным измерениям среды в огневой печи и на поверхностиэлементов конструкции VII проведена оценка изменения при повышениитемпературы коэффициентов теплопроводности СМЛ и пенокомпозита«PENOCOM».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
