Способ определения минимальнойэнергии зажигания твердых материалов

и 824 ООО Союз Советск ихСфцивлистичесникРеспублик ОП ИСАЙКЕИЗОВРЕТВН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДВТИЗЬСТВУ(51)М. Кл. О 01 Й 25/52 с присоединением заявки,% ееудеретееее кеметет СССР ве делам кзебрефееийДата опубликования описания 24.04. 81"- - и. В. И. Калинкин, А. С. Мелихов, В. И. Потник и-С,.А 4;.пахомов(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИНИМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ ЗАЖИГАНИЯ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к обеспечению пожарной безопасности объектов на.:родного хозяйства и может быть испольэовано для определения минимальной энергии зажигания металлов и других5 электропроводных материалов и веществ в различных средах, йоддерживающих горение,Для определения возможности врзникновения пожара сравнивают минимальную энергию зажигания материала или вещества с величиной энергии возможных источников зажигания. В последнее время возникла необходимость в определении минимальной энергии зажигания металлов. Это обусловлено широким использованием газовых сред с высоким содержанием кислорода, в которых возникают пожары, при этом основным горючим материалом являются металлические детали. Нередко проис-. ходит воспламенение деталей из магниевых сплавов в воздушной среде. х ФИзвестен способ определения минимальной энергии зажигания газов, жидкостей, пылевоэдущных смесей, твердыхн жидких взрывчатых веществ, заключающийся в воздействии электрическогоразряда конденсаторов на испытуемыйматериал, находящийся между электрода-,ми еОднако этим способом не удаетсяобеспечить зажигание металлическихобразцов,Известен способ для определенияминимальных энергий зажигания металтлических образцов, заключающийся виспользовании в качестве источниказажигания навески из легковоспламеняющегося в данной среде вещества 11 .Недостатком данного способа является низкая точност 6 определения минимальной энергии зажигания. Поэтомуопределенное этим способом значениеминимальной энергии зажигания можетоказаться намного выше действительного.8240 35 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является спо-. соб определения минимальной энергии зажигания твердых материалов, заключазОщийся в создании высоковольтного разряда между двумя электродами, измерении времени до момента зажигания образца.в тепловой мощности разряда по которым судят о величине минимальной энегни зажигания 2. 10Однако данный способ не обеспечивает высокую точность измерения минимальной энергии зажигания металлов, так как при размещении металлическо.го образца между электродами он, яв-. ляясь токопроводящим, изменяет меж:,электродное расстояние, при этом воз" никают два разряда - между .образцоми каждым из электродов, что ведет к существенному и неконтролируемому из 20 менению мощности, а это - к ошибке в определении энергии зажигания. Кроме того, согласно, теоретическим расчетам и экспериментальным дЫнным, полученным в организации-заявителе, от 60 до 803 тепловой энергии, выделяемой в разряде, уходит в электроды и не участвует в зажигании образца. Эти потери не учитываются, поэтому измеряемоеданным способом значение энергии за 30 жигания в несколько раз превыюает дейс гвительное.Цель изобретения - поввеаение точности определения минимальной энер. гии зажигания металлических изделий. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения минимальной энергии зажигания твердых материаловф образец включают в ф 40 разрядную цепь в качестве одного из электродов.Ка фиг. 1 схематически представле-. но устройство для реализации предлагаемого способа на Фиг. 2 - графикУ45 значений иинимапьной энергии зажигания листа.Устройство содержит образец 1 (фнг. 1),. закрепленный йа штанге 2, конец которой выводят из камерм и соединяют с высоковольтным источником переменного тока. Для измерения тепло- передачи при разряде в электроде 3 его выполняют таким образом, чтобы он .составлял с калориметрьм 4 единую калориметрнческую систему. В калориметре 4 устанавливают датчик 5 температуры, например термопару. Калориметр с помощью проводника 6 из матери 00 4ала с низкой теплопроводностью соединяют с электропроводящей штангой 7.При необходимости воздействия разрядом на плоскость, образец материаларасполагают в соответствии со схемой(фиг. 1, вариант 1),Энергию зажигания испытуемого материала определяют следующим образом:устанавливают электрод 3 относительно образца 1 на определенном рассто-янии и создают в экспериментальной камере необходимую газовую среду.При заданных параметрах газовойсреды воздействуют на образец материала высоковольтным разрядом известноймощности. Определяют время задержкизажигания образца 1 и соответствующийему подъем температуры калориметра 4.Рассчитывают тепловые потери в элект-.роде 3 по формулеЕ = НЬТо,где НК - постоянная калориметрическойсистемы;Т - подъем температуры калориКметра за время от начала воздействия разряда до.моментазажигания.Энергию зажигания образца испытываемого материала определяют по формулеЬЕ = Ир - Е 1. За минимальную энергиюзажигания принимают наименьшее значение, получаемое при различных мощностях разряда и расстояниях между образцом 1 и электродом 3.При определении энергии зажиганияиспользуется высоковольтный электрический разряд мощностью от 9 до 27 Вт.Мощность разряда определяется калориметрическим методом при межэлектродном расстоянии от 2 до 6 мм, Минимальную энергию зажигания определяют длялиста нз нержавеющей стали Х 18 Н 9 Т,толщиной О,1 мм. Измерение проводитсяв среде газообразного кислорода придавлении от 1 до 5,5 кГс/см .2.Значения минимальной энергии зажигания листа из нержавеющей сталиХ 18 Н 9 Т толщиной 0,1 мм, полученныепри различных давлениях предлагаемымспособом (кривая ) и известным способом с навеской смазки ЦИАТИМ,кривые 2 и 3) приведены на фиг, 2, Данные для сравнения взяты из источника (1). Кривые 2 н 3 определены соответственно при двухстороннем и одностороннем нанесении смазки на лист.Кривая 1 определена при воздействииствии разряда на плоскость листаФормула изобретения 5 82400Сравнение графиков 1 и 2 показывает, что минимальная энергия зажиганиялиста, определяемая предлагаемым способом (кривая 1), значительно ниже .соответствующего значения, определя". емого известным способом (кривая 2):при давлении 1 кГс/см - в 130 раз,гпрн давлении 5 кГс/см - в 95 раэ.Столь большая разница в измеренныхзначениях объясняется большими и не- О,контролируемыми теплопотерями от горящей навески в окружающую среду, Поэтому значение энергии .зажигания, полученное с помощью навески, не можетбыть использовано, как надежный параметр для оценки пожарной опасности металлов,Для сравнения значений.минимапьнойэнергии зажигания, получаемых предлагаемым способом, со значениями полученными способом, выбранным нами вкачестве известного, были проведеныэксперименты с образцами из сталиХ 18 Н 9 Т, толщиной 0,1 мм. Зазиганйематериала осуществлялось на срезе листа при давлениях кислорода 1,0 и1,3 кГс/см 2,Энергия зажигания материала, определяемая предлагаемым способом, придавлениях 1,0 кГс/см и 1,3 кГс/см2равна 14,88 Дж и 10,14 Дж соответственно.При испытании материалов способомйринятым нами в качестве известногозначение энергии зажигания при давлении 1,3 кгс/см равно 101,72 Дж. С уче2 Лтом тепловых потерь в электроды, составляющих 82,39 Дж, значение минимальной энергии равно 19,33 Дж. Придавлении кислорода 1,0 кГс/см зажига 10ния образца не происходит. Как видно из полученных результатов, определение минимальной энергии зажигания способом, выбранным нами в качестве известного, дает завышенное значение.Использование предлагаемого способа определения минимальной энергии зажи 0гания металлов имеет несомненные преимущества по сравнению с известными.Включение образца в разрядную цепьи использование его в качестве одногонз электродов позволяет применять длязажигания металлов высоковольтныйэлектрический разряд - источник, обладающий стабильными и воспроизводимы"ми характеристиками, что способствуетповышению точности определения минимальной энергии зажигания,Способ предусматривает измерениеи учет доли тепла,.не участвуюп 1 ей взажигании, что так же позволяет значительно повышать точность измеренияэнергии зажигания.Кроме того, применение предлагаемого способа обеспечивает возможностьопределения минимальной энергии зажигания металлических изделий любой конфигурации, так как второй электродподводится к любой точке изделия,Способ опредедення минимальнойэнергии зажигания твердых материалов,заключающийся в создании высоковольтного разряда между двумя электродами,измерении времени до момента зажигания образца и тепловой мощности разряда,по которым судят о величине минимальной энергии зажигания, о т л ич а ю щ и й с.я тем, что, с цельюповывения точности определения минимальной энергии зажигания металлических образцов, образец включают в разрядную цепь в качестве одного из электродов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеИванов Б. А. Безопасность применения материалов в контакте с кислородом. И , "Химия", 1974, с. 78-9 б,147-152.2. Вопросы горения и тушения материалов в обогащенных кислородом средах,1".б. И 1977, с. 39-4 б (прототип)фф824000 Зариоищредант 2 У ю ВНИИПИ 1ЯадЛВНИЕ ЯиСВарада, юг С(Сеют тираж 90Фиа 8 Филиал ПП Заказ 2096/67 Подписное П Патент",ул.Проектная,4 г.Ужг