Способ определения пожарной опасности материалов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 14.10.80 (21) 2993516/18-25с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Р 11 М.К. С 01 М 25/50 Государственный комитет СССР ло делам изобретений и открытиИОпубликовано 070882 Бюллетень 8929 Дата опубликования описания 07,08,82 Г.И.Смелков, А,А.Александров, О.В.Чекки/а и .В.В.Островская(72) Авторы изобретения Всесоюзный научно-исследовательский институт противопожарной обороны(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ МАТЕРИАЛОВ 2Изобретение относится к оценкепожарной опасности веществ и материалов, воспламеняемых от источниковс малой энергией, и может быть использованЬ в физической химии (химической кинетике) для определения скорости протекания реакций, а такжепри определении скорости старения.изоляции,Известен способ определения пожарнрй опасности твердых горючих веществ путем нахождения их энергииактивации, включающий разогрев проволочкой этих веществ до температурвоспламенения. По измеренной температуре проволочки можно определитьэнергию активации исследуемого твердого горючего вещества (энергию активации процесса воспламенения).1 1/.Однако существующий способ гро-моздок, требует больших затрат времени и сложного приборного оснащения,для его реализации необходимы большие мощности и высокие потенциалына источнике, разогревающем проволочку, что не только усложняет проведе-.ние исследований, но и создает дополнительные трудности для обеспечения безопасного обслуживания установки, Определение энергии активации практически невозможно без привлечения быстродействующих ЭВМ с большим объемом памяти для решения системынелинейных трансценде(них уравнений.Кроме того, метод определенияэнергии активации с помощью проволо-,чек предполагает исследование небольшой группы, в основном легковоспламеняющихся горючих веществ, и малодоступен небольшим лабораториям,в частности, испытательным пожарным15 лабораториям.Наиболее близким к изобретениюявляется способ определения пожарнойопасности материалов, заключающийсяв нагревании, по крайней мере,20 двух металлических частиц, измеренииначальной температуры частиц и исследуемого горючего вещества, сбрасывании частиц на вещество и определении критической температуры начала25,реакции частиц и,горючего материала /2/.По критической температуре поформуле определяют энергию активаций, 949456где Тн начальная температураисследуемого материала, К;д - диаметры частиц, мм;Т, Т - соответствующие диамет.рам критические температуры, К,Недостатками укаэанного способаявляются низкая точность эксперимента, так как видимый процесс воспламенения горючего материала происходит при более высоких (до 20) температурах (начальная температурасброшенной на материал сферы), чемтребуемая (искомая) температураначала химической реакции разложенияматериала, по которой и должно про,исходить определение энергии активации (этим обуславливается и различиев два раза диаметров сфер), а также непригодность способа для определения энергии активации трудновоспламеняющихся (горючих) и трудно горючих материалов, так как могут отсутствовать видимые признаки горенияпламя и т.п.Следует отметить, что значениеэнергии активации зависит от начальной температуры исследуемого горю-.чего материала, поэтому при оценкеэнергии активации при другом эффективном значении температуры окружающей среды укаэанный способ из-забольшой погрешности в оценке момента воспламенения не позволяет выявить эти различия.Цель изобретения - повышение точности при определении энергии активации и расширение области испытуемыхматериалов.Гоставленная цель достигаетсятум, что согласно способу определения пожарной опасности материалов,заключающемся в нагревании не менеедвух металлических частиц (сфер),измерении начальной температуры частиц и испытуемого горючего материала,сбрасывании частиц на вещество иопределении критической температурыначала реакции между частицами и горючим,материалом, непрерывно измеряют температуру охлаждения частицыпри падении и контакте с горючим материалом, на кривых охлаждения фик"сируют горизонтальный участок, покоторому определяют критическую тем:перФгуру воспламенения, при этомсбрасываемые частицы отличаются вдиаметрах не менее, чем в 1,5 раза. На чертеже представлены кривые охлаждения частиц, начиная с момента соприкосновения частиц с испытывае= мым материалом.По оси абсцисс отложено время охлаждения , а по оси ординат температура Т частиц в любой момент времени, начиная с момента соприкосновения с испытываемым материалом.Кривая 1 соответствует случаю,когда температура частицы Т 1 (вмомент соприкосновения) больше критической. Сплошной линией показанпроцесс самоэатухания горения, штрихпунктирной - процесс устойчивогогорения. Кривая 2 показывает процессохлаждения частицы при критической10 (искомой) температуре Т .Кривая 3 показывает процесс охлаждения при температуре частицы Тниже критической,При проведении испытаний по пред 15 .лагаемому способу брались две произвольного диаметра металлические частицы (сферы), материал которых неиграет существенной роли на основании опытов Сильвера, но имеющие2 О достаточно высокую (более 1000 С)температуру плавления, напримерстальные, медные, латунные и т.п.Диаметры сфер выбирались не менеечем в полтора раза отличающимися25 друг от друга, Как показали опыты,в том случае, если разница в диамет.Рах менее указанной величины, значения критических температур становятся практически неразличимыми, Точность эксперимента также повышаетсяс увеличением разницы в диаметрахчастиц. Однако диаметр большей частицы следует брать не более 25 мм,так как в связи с увеличением диаметра возникает неравномерность по объему сферы температурное поле и темсамым нарушаются принципы, заложен"ные при выводе Формулы по определению энергии активации веществ. 40Описанные сферические частицынагревались в электрической печи срегулятором температуры и сбрасывались на исследуемый твердый материал, 45 предваРительно Фиксировалась температура исследуемого материала, приэтом непрерывно осциллографироваласькривая изменения температуры охлаждения частиц на автоматическом потенциометре, Для этого применилитермопары, запрессованные внутрисфер. По характеру кривые охлаждения и по наличию на этих кривыхточек перегиба - горизонтальныхучастков определяли для каждогодиаметра сфер критические температуры (температуры в момент соприкосновения с горючим матеналом), вызывающие появление гориэойтальныхучастков на графиках охлаждения. 60 По значению найденных критических температур и известных диаметров находили энергию активации реакции воспламенения исследуемого горючего материала по Формулегде Т начальная температура горючего ма-,териала, К;,Й Й Т Т - соответственно диУФ1аметры (мм) и критические температуры (К) первой ивторой частиц,20Использование предлагаемого способа определения энергии активации Температураматериала,Тн ф Материал Радиусы сфер,см КритическаятемператураТ , К Энергия активации, Е,Дж/моль 0,175 0,115 898 Хлопок 293 58865 1023 0,175 0,282 Бумага 998 898 7.8852 293 ФО, 175 Стружкисосновые 973 293 52186 О,р 282г 0,281 898 Сухое сено 923 1023 80272 . 0,177 293 определяют критическую температуру,при этом сбрасываемые частицы отличаются в диаметрах не менее, чемР 1,5 раза,50Иочники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гришин. А.М , Субботин А.Н.О сопряженном теплообмене между нагретыми телами и реакционноспособнойсредой. Сб. Тепло- и массоперенос.Минск, 1972, т, 2, ч. 2.2. Отчет цо теме 6296-77, Творетические основы определения зажига 6тельной способности частиц металловУобразующихся при коротких замыканияхэлекФропроводов. ВНИИПО Москва-Томск,1979 (прототип) . По описанному способу были полу-чены значения энергии, активации наиболее характерных горючих материалов, сведенные в таблицу.Формула изобретения Способ определения пожарной опасности материалов, заключающийся в нагревании, по крайней мере, двух металлических частиц, измерении начальной температурй частиц и испытуемого горючего вещества, сбрасывании частиц на вещество и определении критической температуры начала реакции между частицей и горячим материалом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, непрерывно измеряют температуру охлаждения частицы при падении и контакте с горючим материалом, на кривых охлаждения фиксируют горизонтальный участок, по которому"твердых горючих веществ обеспечиваетпо сравнению с существующими способами следующие преимущества: а) возможность определения энергии активации реакции воспламенения твердыхматериалов в широком диапазоне;б) значительное снижение трудозатрати времени при определении пожарнойопасности веществ и материалов, таккак для определения энергии активациине обязательно воспламенять частицы(нагревать их до высоких температурпорядка 2000-2500 С), для чего необходимы специальные дорогостоящиеустановки, требующие подвода значительного количества энергии и предьявляющие повыаенные требования кобеспечению пожаро- и электробезопасности при экспериментальных работах; в) предлагаемый способ определения пожарной опасности материаловудобен для применения в небольшихпожаро-технических лабораториях.949456 Составитель В.СиэеневТехред й. Бабинец Корректор В,Бутяга г актор ное аказ 5 иал ППП фПатентф, г, Ужгород, ул. Проектна бреня о якндению втэку/29 Тираж 887ВНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и отк35, Москва, Ж,. Раушская Поддета СССРтийб., д. 4/