Диссертация (1172926), страница 14

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

Текст из файла (страница 14)

Образцы испытывались в сочетаниис негорючим основанием (асбестоцементная плита толщиной 10 мм).Результаты проведенных испытаний свидетельствуют об изменениизначенийудельнойоптическойплотностидыма(коэффициента84дымообразования) при варьировании геометрических характеристик образца.Подобные результаты получены и в работе [89] на примере древесноволокнистойплиты ВП-10. Наблюдаются также различные значения времени наступленияминимальной величины светопропускания дымовой среды.В таблице 3.5 представлены сравнительные лабораторные исследования,проведенные на базе ФГБУ ВНИИПО МЧС России, для напольных покрытийгомогенного типа на основе поливинилхлорида.Таблица 3.5 Сравнительные экспериментальные данные оценки параметров распространения пламенипо поверхности материала и дымообразующей способностиМетод стандартнойоценкиГОСТ 12.1.044-89*п.4.18ГОСТ 52037-97EN 9239-1Критическаяплотностьтепловогопотока, кВт/м2Средняя длинараспространенияпламени, ммОптическаяплотностьдыма, НпПоказательдымообразующейспособности10,81040,518Кд = 397 кг/м211,873,330,75TLA-30 391,99%/min (total lightattenuation)Примечание: – используемая подложка: волокнистый цемент;– материал крепился с помощью клеевой основы.Для испытаний были выбраны образцы напольного покрытия гомогенноготипа размерами, соответствующими указанным методам оценки пожарнойопасности.

Различие в результатах величин критической плотности тепловогопотока можно считать не столь значительными, тогда как значения удельнойоптической плотности дыма, определенной по методу EN 9239-1, превышаетзначение оптической плотности дыма, оценка которой производилась согласноГОСТ 12.1.044–89. Методы, учитывающие оценку распространения пламени поповерхности с одновременным определением дымобразующей способности НПмогут применяться для оценки дымообразования материалов при необходимости,с учетом особенностей различных сценариев развития пожара (наличиеискусственной/естественной вентиляции, замкнутый объем и т.п.).Оценка удельных коэффициентов дымообразования, приведенных ксредней массе и площади образцов НП, при воздействии тепловых потоковразличной плотности представлены в таблице 3.6.85Погрешность измерений составила 56,6 (15 кВт/м2), 76,3 (25 кВт/м2), 77,7(35 кВт/м2).Экспериментальноеисследованиеколичественныхпараметровдымообразующей способности напольных полимерных покрытий (таблица 3.6)было проведено при воздействии падающего теплового потока различнойплотности (15-35 кВт/м2).Таблица 3.6 – Результаты экспериментального исследования дымообразующей способности(массовый и поверхностный коэффициенты дымообразующей способности при воздействиитепловых потоков плотностью 15,25,35 кВт/м2) [23]НаименованиематериалаПокрытиековровое,материал ворса полиамидКовровоепокрытиерулонное, основа– полиэстер, ворс- полиамидПокрытиековровое,материалполипропиленКовровоепокрытие,материалшерсть+нейлонПВХгетерогенноготипаПВХгетерогенноготипаПВХгетерогенноготипаПВХгетерогенноготипаПВХгетерогенноготипаПВХгомогенного типаПВХгомогенного типаПВХгомогенного типаСредняяначальнаямассаобразцаm0, гПоверхностнаяплотностьобразца, кг/м270,55Толщинапокрытия,t ммКоэффициентдымообразования,Dудm м2/кгпри тлении при тепловомпотоке плотностьюКоэффициентдымообразования,Dудs м2/м2при тлении притепловом потокеплотностью35 кВт/м215кВт/м225кВт/м235кВт/м21,86059008654001,01,570492613297005,40,30,715001980192084892,02,1708892102040862,39,350661087912872,01,52,5412916109011982,52,13,331595080810632,50,82,67041019117810632,00,92,82894715685872,00,853,02573593973192,02,22,12243213462042,02,43,430629535349586Окончание таблицы 3.6ПВХгомогенного типаПВХгомогенного типаТак,2,02,83,72192382934812,00,553,7229305326495напольныековровыепокрытияпорезультатампроведенныхисследований имеют коэффициент дымообразования несколько выше приплотности теплового потока 25 кВт/м2, чем при его стандартной величине(35 кВт/м2).

Это можно объяснить достижением критической величины плотноститеплового потока, после которой скорость дымовыделения постепенно снижаетсяввидуполногоразложенияматериала,авдругихслучаяххарактердымообразования и оптические свойства среды резко изменятся по причинедостижения предельных условий для самовоспламенения.Показатель D возрастает с увеличением плотности теплового потока,но в некоторых случаях, после достижения некой критической величины q(25 кВт/м2), снижается. Причиной этому может быть достижение предельныхусловий для самовоспламенения образцов, изменение оптических характеристикдыма в связи с протекающим процессом осаждения дымовых частиц на стенкахкамерыизмерений,снижениескоростидымовыделенияввидуполногоразложения материала.Самые высокие показатели дымообразования наблюдаются у напольныхковровых покрытий с ворсом из полипропиленовых волокон (ворс разрезнойи петлевой, высота ворса – 8,6 и 5 мм).При этом немаловажную роль в оценке процесса дымообразования играетвременной показатель наступления минимального светопропускания, так какприблизительно одинаковым значениям удможет соответствовать разное времядостижения этих значений.Так, например, при исследовании динамики изменения оптическойплотности дыма (рисунок 3.1) в камере измерений при уже обозначенныхвеличинах плотности падающего теплового потока 15, 25 и 35 кВт/м 287для покрытий ПВХ гомогенного типа было выявлено, что при тепловом потоке 25Оптическая потность дыма, Оd, НпкВт/м2 – τmax = 426 с, при 15 кВт/м2 – τmax = 389 с, и 35 кВт/м2 – τmax = 270 с.32,521,510,50101520253035Плотность теплового потока, кВт/м2ПВХ гетерогенного типаПВХ гомогенного типаКовровое покрытие(полиамид)Ковровое покрытие(шерсть)Рисунок 3.1 – Динамика изменения оптической плотности дыма при воздействии падающеготеплового потока в режиме термоокислительного разложения (тление)напольных покрытийФункциональная связь между оптической плотностью дыма и временемс учетом плотности теплового потока Od = f1(q) представлена на рисунке 3.2.Характер изменения оптической плотности дыма во времени Od = f2(t)представлен на рисунке 3.3.По результатам испытаний были рассчитаны значения абсолютногодымовыделения для испытанных материалов НП, как интегральная величина отфункции оптической плотности дыма от времени при различных тепловыхпотоках (таблица 3.7).1,81,61,6Оптическая плотность дыма,НпОптическая плотность дыма,Нп8831,41,2120,80,610,40,201021041061021,41,2130,80,60,410,20810Время, с05001,61,41,210,80,60,40,201000б2Оптическая плотность дымаНпОптическая плотность дыма,НпаВремя, с13105101010Время, с1,81,61,41,210,80,60,40,2021310510в1010Время, сгРисунок 3.2 Динамика изменения оптической плотности дымаво времени исследуемых полимерных напольных покрытий [24]:а – ПВХ гомогенного типа; б – ПВХ гетерогенного типа; в – напольные ковровые покрытия с ворсомна основе полипропилена; г – напольные ковровые покрытия с ворсом на основе полиамида;0,0250,0230,01520,0110,005010210410610810Время, саСкорость измененияоптической плотности дымаСкорость измененияоптической плотности дыма1 – 15 кВт/м2; 2 – 25 кВт/м2; 3 – 35 кВт/м20,0180,0160,0140,0120,010,0080,0060,0040,002032110510Время, с1010бРисунок 3.3 Динамика изменения оптической плотности дыма при воздействии тепловогопотока различной плотности в условиях стандартных испытанийпо п.

4.18 ГОСТ 12.1.044-89 для ПВХ гомогенного типа:а – ПВХ гомогенного типа; б – ПВХ гетерогенного типа; 1 – 15 кВт/м2; 2 – 25 кВт/м2; 3 – 35 кВт/м2Скорость измененияоптической плотностидыма0,020,0180,0160,0140,0120,010,0080,0060,0040,0020Скорость измененияоптической плотностидыма89321105101010Время, с0,0180,0160,0140,0120,010,0080,0060,0040,002032110510вВремя, с1010гРисунок 3.3 Окончаниев – напольные ковровые покрытия с ворсом на основе полипропилена;г – напольные ковровые покрытия с ворсом на основе полиамида;1 – 15 кВт/м2; 2 – 25 кВт/м2; 3 – 35 кВт/м2Таблица 3.7 Результаты определения динамических параметров дымовыделения приплотности теплового потока 15, 25, 35 кВт/м2 [24]Времянаступлениямаксимальногоослабления света,сПВХ гомогенного типаПлотностьтепловогопотока, кВт/м2Максимальнаяоптическаяплотность дыма,Нп150,48620250,87560351,35470df 2 (t )dt0.2312dtt0.3892dy dtt0.5818dy dttdy t minf2(t )dtt0178,5319,4413,0ПВХ гетерогенного типа1525351525350.2989dtt0.4806dy dt0,91830t0.2421dy dt1,6590tНапольные ковровые покрытия с ворсом на основе полиамида0.4038dy dt0,45890t0.4976dy dt1,3740t0,581,9800740dy dy 0.4277dtt390,2677,1239,7799,7688,1597,990Окончание таблицы 3.7Напольные ковровые покрытия с ворсом на основе полипропилена0.4596dy dt1,1890t0.516dy dt1,9860t0.4189dy dt2,4800tНапольные ковровые покрытия с ворсом на основе шерсти0.448dy dt0,75830t0.5042dy dt1,2740t0.4125dy dt1,7770t152535152535Такимобразом,результатыисследования766,9869,1673,0699,9663,7638,4закономерностейдымообразования при термоокислительном разложении (тлении) напольныхпокрытий: динамики изменения оптической плотности среды во времени и привоздействии теплового потока различной плотности, позволяют сделать вывод онеобходимости оценки дымообразующей способности с учетом определениязависимости оптической плотности дыма от времени и регистрации оптическихсвойств дымовой среды в движении в режиме распространения пламени пообразцу с помощью динамического метода.3.3 Математическая модель процесса дымообразованияпри термоокислительном разложении (тлении) напольных покрытийЭкспериментальныеисследованиявыполненыпопредварительноразработанному плану полного факторного эксперимента (далее – ПФЭ) [2, 12,27, 68] и изложены авторами в работе [5].Исходные данные для матрицы плана [X] содержат 27 комбинацийфакторов,которыепространстваявляются(таблица3.8)экспериментальнымииобразуютточками3-мерныйфакторногопараллелепипед.91Информационная матрица плана [M], участвующая в дальнейших расчетах,представляет собой упорядоченное множество, полученное при умножениитранспонированной исходной матрицы [XT] на [X].Таблица 3.8 – Матрица плана ПФЭ 33 [X] и вектора наблюдений [Yi]ЦентрЦентры гранейСередины реберВершины№ п/п x0x1 x2x3 x1 x2x1 x3x2 x3x1 x2 x3122232Вектора наблюденийY1Y2Y3261245254296315299326315150198206301323186215368221219345312199223346206314202Y44503172953643983653025082102844654103942923153464752251953562682954151684503171234567891011121314151617181920212223242526111111111111111111111111111-1-111-1-110-1011-1-110-101001-100-1-111-1-111-1010-1-111-101000001-1-1-1-1-1111111110000-1-1-1-1-110000-11-11-11-110000-11-110000000000-111-11-1-110-1010000010-100000011-1-1-1-111-1010000010-100000001-11-1-11-110000000000000000001111111101011111010100110011111111101011111010000011111111111111000011111100004362913474524462873254163692192894103752962094223152155023122243313982643153472152152202461952171991981652101812012241912153151822311743251651913062221993022710000000000401215 196 295После построения информационной матрицы плана эксперимента [M]следует расчет ковариационной матрицы (матрицы ошибок) [D]=[M]-1, вектораоценоккоэффициентов[B]=[D][XT][Y],дисперсийвектораоценоккоэффициентов, значения которых являются диагональными элементами матрицы92математического ожидания вектора оценок коэффициентов регрессионноймодели [D]э , где э – среднеквадратичная ошибка эксперимента (рисунок 3.4).Рисунок 3.4 – Построение ковариационной матрицы и матрицы стандартных отклоненийоценок коэффициентов уравнения регрессии, вычисление оценок коэффициентов,критериев их значимостиНазаключительныхэтапахпроводятсяпроверкигипотезобинформационной способности и адекватности полиномиальной модели системыпри помощи определения основных характеристик рассеяния случайных величин(учет невязки ∆= э − ̂ ), дисперсионного анализа и определения F-критерияФишера, также проверяется гипотеза о равенстве нулю истинных коэффициентоврегрессионной модели при помощи построения квантилей t-распределенияСтьюдента (рисунок 3.5).Рисунок 3.5 – Дисперсионный анализ и поиск экстремальных значений функции откликаПоиск глобальных экстремумов искомой функции, описывающей модель,осуществлялся методом полного перебора всех точек поверхности.93По результатам планирования эксперимента были получены следующиевиды поверхностей отклика системы при фиксированных значениях каждого изфакторов (рисунки 3.6–3.8).абвРисунок 3.6 Поверхность отклика системы для напольных покрытий на основе ПВХ прификсированном значении величины плотности теплового потока:а – 15 кВт/м2; б – 25 кВт/м2; в – 35 кВт/м2абвРисунок 3.7 Поверхность отклика системы для напольных покрытий на основе ПВХпри фиксированном значении средней массы образца:а – 2,0 г; б – 0,8 г; в – 1,4 габвРисунок 3.8 – Поверхность отклика системы для напольных покрытий на основе ПВХпри фиксированном значении поверхностной плотности образца:а – 3700 г/м2; б – 2000 г/м2; в – 1850 г/м2Для напольных покрытий на основе ПВХ присуще возрастание оптическойплотности дыма с увеличением теплового воздействия, что также подтверждаютнайденные значения точек глобальных экстремумов.

Характеристики

Список файлов диссертации