Диссертация (1172938), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Поэтому необходимо обосновать, какиевеличины температур и концентраций токсичных газов и в какие моментывремени необходимо использовать для определения показателя токсичностипродуктов горения.Встандартныхгерметичныхмаломасштабныхэкспериментальныхустановках измеренные величины концентраций токсичных газов и температур,используемые при определении показателя токсичности продуктов горения,не являются среднеобъемными и определены в недостаточном количествепроизвольно расположенных точек внутри экспериментального объема.При этом термогазодинамический процесс внутри экспериментального объемаявляется существенно нестационарным и неоднородным.
Поэтому найденныезначения показателя токсичности продуктов горения не могут достовернохарактеризовать токсичные свойства продуктов горения.Вкачествеопределяющихвеличинтемпературы,концентрацийтоксичных газов и кислорода необходимо принимать соответствующиесреднеобъемные значения.Стандартные маломасштабные экспериментальные установки из-засущественных неоднородностей температурных и концентрационных полейнеобходимо модернизировать с тем, чтобы достоверно определять зависимостиплотностей токсичных газов от среднеобъемных температур в диапазонеот начальной до критической.92Определениепоказателятоксичностипродуктовгоренияна маломасштабных экспериментальных установках по данным химическогоанализа требует для получения газовой смеси, адекватной соответствующейсмесивполномасштабномпомещении,дополнительныхизмеренийкоэффициента теплопотерь от газовой среды экспериментального объема к егоограждающим конструкциям.Припроведенииэкспериментальногоплотноститоксичногогазаотопределениятемпературывзависимостималомасштабнойэкспериментальной установке были проведены работы:– выполнен анализ условий проведения экспериментов по определениютоксичности продуктов горения при пожаре в помещении;– получены аналитические решения для расчета среднеобъемнойплотности токсичного газа и кислорода в характерных маломасштабныхи полномасштабных помещениях;–представленырезультатыэкспериментоввмаломасштабнойстандартной установке;– проведено сопоставление результатов расчетов плотности монооксидауглерода с экспериментальными данными;– предложены методы повышения достоверности определения показателятоксичности продуктов горения веществ и материалов.На основе анализа результатов выполненных исследований (в том числеи по работе [68, 101, 104]) необходимо совершенствование стандартногометода испытаний и переработка методики проведения в ней экспериментов.Стандартные маломасштабные экспериментальные установки из-засущественных неоднородностей температурных и концентрационных полейнеобходимомодернизироватьстем,чтобыдостоверноопределятьсреднеобъемные температуры и концентрации токсичных газов с выходомна стационарный режим термогазодинамической картины.933.3 Описание экспериментальной установкиВ экспериментальной установке реализуется схема пожара в герметичноммаломасштабном объеме, использующаяся при определении показателятоксичности продуктов горения при стандартных испытаниях [7] (см.
схемуна рисунке 2.1). Рассматриваем термогазодинамические условия пожара приего свободном развитии в помещениях с существенно различающимисяразмерами для твердых и жидких горючих веществ и материалов. В качестветоксичного газа будем рассматривать монооксид углерода.Экспериментальная установка для определения пожарной опасностивеществ и материалов при их термическом разложении представленана рисунке 3.7.Рисунок 3.7 – Общий вид установки для определения пожарной опасности веществи материалов при их термическом разложении94Рассмотрим схему экспериментальной установки и методику проведенияэкспериментов (рисунок 3.8).5123467111089Рисунок 3.8 – Схема экспериментальной установки: 1 – камера сгорания,2 – электронагревательный излучатель; 3 – держатель образца; 4 – переходной рукав;5 – дверца экспозиционной камеры; 6 – экспозиционная камера;7 – шиберные отверстия; 8– вентилятор; 9 – заслонка (перегородка) переходного рукава;10 – весы; 11 – дверца камеры сгоранияКамерасгорания(1)соединенасэкспозиционнойкамерой(6)переходным рукавом (4), оснащенным устройством теплового блокирования.В камере (1) установлен экранированный электронагревательный излучатель (2)и держатель образца (3) на подвижной основе.Камера сгорания (1) выполнена из нержавеющей стали толщиной 2,0±0,1 ммобъемом 7×10-3 м3.
На боковой стенке камеры имеются оконное отверстие изкварцевого стекла предназначенное для визуального наблюдения за поведениемобразца при испытаниях, а также шиберные отверстия, для изменения режимовиспытания.Экспозиционная камера (6) представляет собой кубический объем(0,5887 м3) с конусообразной верхней частью. На двух боковых стенкахустановлены шиберные отверстия.Держатель образцов (3) размещен на электронных весах с погрешностьюне более ± 1мг, расположенных на специальном подвижном столе.95Для непрерывного контроля температуры в экспозиционной камереиспользовались низко инерционные термопары в количестве 27 штукс диапазоном измерений от –40 до +1100 °С и погрешностью не более ±1,1 оС.Для измерения плотности теплового потока, падающего на образец,подвергшийся испытаниям, используется водоохлаждаемый датчик типаГордона и регистрирующий прибор с диапазоном измерений от 0 до 100 мВ.Плотность теплового потока измеряется с погрешностью не превышающей ±8%.Дляпостоянногоизмерениясоставагазовоздушнойсмесив экспозиционной камере используется многоканальный газоанализатор,измеряющий концентрацию оксида углерода с диапазоном измеренийот 0 до 1% об.
и допустимой погрешностью ±10 %, диоксида углеродас диапазоном измерений от 0 до 5 % об. и допустимой погрешностью±10 %, кислорода с диапазоном измерений от 0 до 21 % об. и допустимойпогрешностью ±10 % об.3.4 Методика проведения экспериментовГорючие материалы (твердая горючая нагрузка – хвойные древесныестройматериалы, оболочка кабелей ПВХ; жидкая горючая нагрузка – маслотрансформаторное) испытывались в режиме пламенного горения. Пламенноегорение образца при испытаниях обеспечивалось при температуре в камере750 °С. При этом плотность падающего теплового потока составила 60 кВт/м2.Был выбран режим пламенного горения, так как при нем в отличиеот режима тления происходит более быстрое распространение ОФПпо помещению.Предварительно кондиционированный и взвешенный образец материалапомещался в специальный держатель образца (вкладыш).После выхода электронагревательного излучателя на стабилизированныйрежим открывают дверцу камеры сгорания и помещают без задержки вкладышс образцом в держатель образца в установке, после чего дверцу камерысгорания закрывают, открывают заслонку переходного рукава и подвергаютобразец термическому разложению.96В процессе испытаний регистрируют показания концентраций СО (% об.),СО2 (% об.), О2 (% об.) с периодичностью 3 секунды, среднеобъемнойтемпературы в экспозиционной камере T (°С), изменение массы образца прииспытаниях Δm (г).3.5 Экспериментальное обоснование точки отбора газовой смесив объеме камерыДля обоснования точки отбора газовой смеси в герметичном объемекамеры при моделировании распространения токсичных продуктов горения,исходя из теории частичного подобия, необходимо определить точку в объемекамеры, в которой температура в течение всего времени экспериментасовпадаетссреднеобъемной.Тоестьэкспериментальнообосноватьнахождения места отбора газовой смеси в герметичном объеме камеры,в которой плотность СО равна ее среднеобъемному значению.
При этомпредполагается, что в этом месте локальные значения всех параметров равныих среднеобъемным значениям.Материалы испытывались в режиме пламенного горения. Пламенноегорение образца при испытаниях обеспечивалось при температуре в камере650 °С. При этом плотность падающего теплового потока составила 55 кВт/м2.Предварительно взвешенный образец материала (древесина – сосна), имеющийкомнатную температуру, помещают в держатель образца (вкладыш).При достижении требуемой температуры в камере сгорания и выведенияэлектронагревателянастабилизированныйрежимоткрываютзаслонкупереходного рукава и дверцу камеры сгорания.
Вкладыш с образцом без задержкипомещают в держатель образца, после чего дверцу камеры сгорания закрывают.С периодичностью 30 секунд от начала экспозиции материала фиксируютсяпоказания концентраций СО (%), температуры в экспонируемой камере(27 термопар) T (оС), изменение массы образца при испытаниях Δm (кг).Зависимость локальных температур (27 точек измерения) при горениидревесины (сосна) в объеме экспонируемой камеры в зависимости от временипредставлены на рисунке 3.9.97t, °С7060504030201000510152025303540τ, минРисунок 3.9 – Зависимость температуры от времени в экспозиционной камереэкспериментальной установки при замкнутой схемеИз полученных данных видно, что точка в объеме камеры, в которойтемпературавтечениевсеговремениэкспериментасовпадаетс среднеобъемной, является термопара № 16 (на рисунке 3.9 представленажирной черной линией).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
