Диссертация (Пожарная опасность объектов социального назначения с использованием напольных покрытий-линолеумов), страница 10

проводилась приуровне значимости 0,05 и доверительной вероятности 0,95. Число измеренныхзначений N (число повторностей эксперимента, выборка) составляет 7, чтообеспечивает соблюдение доверительной вероятности 0,95 и нормального законараспределения.

Определив Sx (дисперсию случайной величины) по формулам(2.27) и (2.28), проверили наличие в группе наблюдений грубых погрешностейисходя из правила «трех сигм». Наблюдения, содержащие грубые погрешности(выходящие за пределы трехсигмового интервала), исключили из группырезультатов и заново повторили вычисления. Интервальные оценки дляматематического ожидания (были найдены по формуле (2.15)).Они не превышают±0,6 % от оценки математического ожидания по формуле (2.12).632.9.Выводы1.Подробно рассмотрен метод ДТГА как наиболее совершенный методопределения кинетики терморазрушения полимерных материалов.Однакоотмечено, что недостатком метода является то, что он не учитываетдымообразование как один из наиболее главных показателей пожароопасности.2.В последнее время основное внимание уделяется повышению точностиопределения и совершенствованию математических моделей, описывающихтепломассоперенос в материалах при их нагреве. Поэтому представлена методикастатистической обработкиданных ипринципы исключенияиз группырезультатов грубых погрешностей.3.Описываются материально-техническая, методологическая и программноинструментальные базы, используемые для получения параметров интегральноймодели термодеструкции.4.Согласно проведенным исследованиям, Dm при термодеструкции НПпринимает высокие значения в момент, когда происходит самовоспламенениепродуктов термодеструкции.5.Проведенсистемныйанализметодовнахождениякинетическихпараметров, отмечено, что существующие методы описывают стационарныепроцессы.

Процесс самовоспламенения и этап дальнейшего развития пожара наобъектах социального назначения с использованием в качестве НП линолеумов наоснове ПВХ являются нестационарными, поэтому необходимо определитьзначениекритических условий существования ФХС (физико-химическойсистемы), которой является процесс горения материалов на основе ПВХ.64Глава 3. МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА И АНАЛИЗА3.1.Определение коэффициента дымообразованияВ основу метода положена способность светового излучения изменять своюинтенсивность при взаимодействии с веществом, когда оно претерпеваеттермические превращения [12]. В качестве объектов исследования былииспользованы образцы НП на основе ПВХ фирмы «ТАРКЕТТ» («Tango-4»,«Moda-602»,«Acczenttimber»).Методикаэкспериментальногодымообразующей способности образцов состоит в следующем:изученияобразцыподвергались нагреву до 200, 250,300, 350, 400,450 и 500 °С при скоростяхнагрева 10 и 25 градусов в минуту.

Время проведения экспериментоврассчитывали следующим образом: за начальную температуру принималикомнатную температуру- 25°С, от экспериментальной температуры вычиталикомнатную и находили частное от этой разности и времени эксперимента.Например, образец нагревается до 300°С при скорости нагрева 10 градусов вминуту.(3.1)Испытания проводили в атмосфере воздуха согласно ГОСТ 12.1.044-89ССБТ [79]. Методика нахождения коэффициента дымообразования заключается вопределении оптической плотности дыма, сопровождающего термическую илитермоокислительную деструкцию определенного количества анализируемоговещества или материала, распределенного в заданном объеме (в камере сизвестным объемом).Подготовка образцов: для проведения экспериментов подготавливаемдесять образцов исследуемого материала размером 4х4 см.

Подготовленныеобразцы перед экспериментами выдерживаем при температуре 22 °С не менее 2-х65суток, затем взвешиваем в погрешностью измерения не более 0,01 г натехнохимических весах.Проведение испытаний: испытание материалов проводим в режиметления, с помощью теплоприемника регулируем плотность падающего тепловогопотока на величине 35 кВт/м2. Включив источник и приемник светового потока,устанавливаемпервоначальноезначениесветопропускания,котороесоответствует верхнему пределу измерений регистрирующего прибора ипринимаемому за 100 %.Испытуемыйобразец помещаем в лодочку из нержавеющей стали.Открываем дверцу камеры сгорания и сразу устанавливаем лодочку с образцом вдержатель, затем дверцу закрываем. Эксперимент завершается при достиженииминимального значения светопропускания. По окончании эксперимента лодочкус остатками материала вынимаем из камеры сгорания. Установку вентилируем втечение 3-5 минут до достижения исходного значения светопропускания в камереизмерений.Оценка результатов.

Коэффициент дымообразования () вычисляем поформуле:(3.2)гдеV- вместимость камеры измерения, м3 (0,512 м3);L-длина пути луча света в задымленной среде, м (0,8 м);m-масса образца, кг;E0и Emin- значения начального и конечного светопропускания, %.663.2.Методика расчета кинетических параметров для представленияинтегрированной модели термодеструкцииАвторскаятерморазложенияметодикасостоитэкспериментальноговследующем:образецисследованиянагреваетсякинетикивпотокевысокотемпературного газа-окислителя при температуре от 298 К до 1298 К прискоростях нагрева 5,10,15,20,25 градусов в минуту на приборе STA 449 F1 Jupiter.Испытуемые и эталонные образцы (оксидаалюминия-Al2O3) помещаем наплатиновые тигли и устанавливали на керамическом стержне, на которыйопускается электрическая печь.

Термопары из платины и ее сплавов наиболеечасто используются ввиду ее химической инертности [55]. Оксид алюминия вкачестве эталонного образца для данного материала является наиболеепредпочтительным, так как в исследуемом интервале температур не претерпеваетпревращений, теплопроводность и теплоемкость близки к теплопроводности итеплоемкости исследуемого вещества [55]. Равномерное возрастание температурынагреванияприотсутствиитермодеструкцииприводиткравномерномуповышению температуры как эталона, так и исследуемого вещества. При этом врамкахиспользуемойдифференциальнойсхемыизмерений,ЭДС однойтермопары в этом случае компенсирует ЭДС второй.

Тогда график зависимости∆Т от ∆m при нагреве изображается прямой линией, параллельной оси ОХ - дотех пор, пока исследуемое вещество (материал) не начнет как-либо превращаться(рисунок 3.1).Рисунок 3.1- Схематичное изображение кривой ДТА [18]67С этого момента равномерное повышение температуры исследуемоговещества прекратится и в зависимости от характера превращений температура егобудет либо ниже, либо выше температуры эталона[111]. При этом для решениязадачоптимизации в каждом случае сохраняли идентичные условияэксперимента (масса образца, материал тигля и эталона, атмосфера в печи).Типичная схема работы дериватографа приведена на рисунке 3.2.Рисунок 3.2- Конструктивная блок-схема работы дериватографа [14]: 1 керамическая трубка; 2 - держатель образца; 3 -электропечь; 4 - переключательрегулятора нагрева; 5 - усилитель; 6 - магнит; 7 - обмотка; 8 - термовесы; 9 дифференциальный трансформатор; 10 - усилитель; 11 - регистрирующееустройство; 12 - усилительСогласно проведенным исследованиям [52], Dm при термодеструкции НПпринимает высокие значения в момент, когда происходит самовоспламенениепродуктов термодеструкции (рисунок 3.3).Рисунок 3.3- ДТГА и ТГ кривые при нагреве образцам «Мода-602» соскоростью 5 град/мин в атмосфере воздуха (красный цвет - кривая Т68(температурная кривая), салатовый- кривая ТГ(термогравиметрическая кривая),зеленый- кривая ДТГА(дифференциальная кривая скорости потери массы), синийкривая ДТА(кривая дифференциально-термического анализа).

Цвет по оси ОУсоответствует цвету кривойОпределение температуры самовоспламенения согласно ГОСТ 12.1.044-89ССБТ [78] является весьма трудоемкой задачей, так как определяется методомпоследовательных приближений путем введения определенной массы вещества внагретый объем. Таким образом, если при заданной температуре испытания ненаблюдается самовоспламенение, то следующее испытание проводят применьшей температуре до тех пор, пока не определится минимальная температурарабочей камеры, при которой образец самовоспламеняется и горит более 5 с, апри температуре на 10 °С меньше - наблюдается отказ. Метод ДТА дляопределения температуры самовоспламенения является менее трудоемким, атакже приводит к меньшим ошибкам определения.

Методы ДТА и ТГ былиуспешно применены для определения температуры самовоспламенения углей идругих углеродсодержащих материалов. Было установлено, что максимум накривой dT/T = f(T) можно принимать за температуру самовоспламенениявещества. По сравнению с классическим методом определения, при которомтемпература самовоспламенения оценивается субъективно по появлению пламениили дыма, термодифференциальный метод более стабилен и более объективен воценке этого параметра [116].Температура самовоспламенения (Тсв.) на кривой ДТА определялась поточкеперегибавобластиэкзотермическогопика,отвечающегозасамовоспламенение продуктов термодеструкции НП [52].Величина скоростипотери массы образца(dɳ/dt) определялась по кривой ДТГА при заданныхскоростях нагрева dТ/dt (от 5 до 25 К/мин) с помощью программного пакетаNetzsch Proteus Analysis.69Для описания процесса дымообразования при термодеструкции в атмосферевоздуха будем использовать кинетический подход [12,47], представив скоростьдымообразования в виде: E d d Dm1   d k 0d exp d ,sdt RTс.в.

v(3.3)кггдеρ-плотность  3  ;м -коэффициент дымообразования (м2/кг);- удельная поверхность образца (м-1);- энергия активации (Дж/моль);- универсальная газовая постоянная;Т с.в.- температура самовоспламенения (К).Степень превращенияd будет определяется выражением[12]:md  mkd,m Hd  mkd(3.4)где mHd -начальная масса исследуемого образца;-текущая масса исследуемого образца;- конечная масса исследуемого образца.При постоянной скорости нагреваddT  производную ddtdtв (3.3) можнозаписатьв виде выражений (3.5-3.6):d d d d dTd d ,dtdT dtdTd dDmE1   d k 0 d exp d ,sdT RT *v(3.5)(3.6)Для нахождения энергии активации процесса при различных температурахстроили зависимость по уравнению (3.7). Графическое выражение даннойзависимости показано на рисунке 3.4. В качестве критерия адекватностиполученного регрессионного уравнения использовался коэффициент корреляции70этойзависимостиспрямойлинией(указаннаязависимостьвслучаеудовлетворительного описания процесса термораспада должна представлятьсобой прямую линию). 1  d ,ln  d   f  dT  Tс.в.