Способ определения дымообразующей способности твердых веществ и материалов

Настоящее изобретение касается способа определения дымообразующей способности твердых веществ и материалов. Заявленный способ включает подготовку образцов, проведение испытаний в режимах тления и горения, регистрацию зависимости светопропускания от времени каждого режима с последующим определением по величине светопропускания коэффициента дымообразования исследуемых образцов. При этом испытания подготовленных образцов прекращают при достижении максимального значения светопропускания. Далее дополнительно выбирают эталонный образец и испытывают его в температурных условиях, аналогичных испытаниям подготовленных образцов, определяют величину его светопропускания до достижения максимального значения и из двух режимов выбирают результаты измерений с минимальными значениями величин светопропускания. Далее определяют на основе полученных данных коэффициент дымообразования. Данный способ позволяет повысить точность определения дымообразующей способности. 1 ил.

 

Изобретение относится к физико-химическим методам измерения и может быть использовано для экспериментального определения коэффициента дымообразования твердых веществ и материалов, применяемых, в частности, в шахтах.

Известен метод экспериментального определения коэффициента дымообразования твердых веществ и материалов, заключающийся в том, что готовят 10-15 образцов исследуемого материала размером (40×40) мм, толщиной до 10 мм, выдерживают их не менее 48 ч при температуре (20±2)°C, взвешивают и проводят испытания в режимах тления и горения (Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. ГОСТ 12.1.044-89. - М.: Издательство стандартов, 1990. - С.74-77). За коэффициент дымообразования исследуемого материала принимают большее значение коэффициента дымоообразования, вычисленное для двух режимов испытаний.

К недостаткам известного способа определения дымообразующей способности следует отнести его невысокую точность (<15%). Кроме того, зачастую минимальное значение светопропускания выходит за пределы рабочего диапазона или находится вблизи его границ и для выполнения испытаний приходится уменьшать длину пути луча света или изменять размеры образца, что также отрицательно влияет на точность и время измерений.

Главным фактором, который определяет время распространения дыма из зоны очага пожара на другие области, а следовательно, и опасное воздействие дыма на эти области и пути эвакуации является интенсивность дымообразования. В связи с этим было предложено использовать при классификации материалов по дымообразующей способности не только минимальное значение светопропускания, но также и время его достижения (Научно-технический журнал «Пожаровзрывобезопасность», ассоциация «Пожнаука». - М. - 2002. - №1. - С.29-37). Дальнейшее совершенствование методологии испытаний на дымообразующую способность в указанной статье предложено развивать в направлениях уменьшения масштаба испытаний (переход к микрообразцам), увеличения масштаба испытаний (переход к крупномасштабным образцам) и сохранения лабораторного масштаба с корректировкой имеющейся методики, которая позволила бы обеспечить корреляцию результатов лабораторных испытаний с крупномасштабными методами. Анализ дымообразующей способности с использованием крупномасштабных образцов может более полно описать процессы, происходящие с материалом на пожаре, но требует проведения более дорогих и трудоемких экспериментов. Ввиду отсутствия возможности проявления особенностей термического разложения в реальных условиях метод анализа дымообразующей способности на микрообразцах не может являться альтернативой существующему методу по известному ГОСТ 12.1.044-89. Характерные размеры частиц дыма по результатам различных исследований существенно разнятся, что подтверждает зависимость размеров частиц от условий дымообразования и вида материала. Кроме указанных недостатков следует указать еще спорность корреляции получаемых результатов с реальными и отсутствие динамического контроля интенсивности дымообразования, что отрицательно сказывается на точности измерений, особенно при оценке строительных отделочных и облицовочных материалов.

Техническим результатом использования изобретения является повышение точности и оперативности измерения коэффициента дымообразования в динамических условиях и за счет испытания дополнительных образцов, изготовленных из эталонного материала.

Предложен способ определения дымообразующей способности твердых веществ и материалов, включающий подготовку образцов, проведение испытаний в режимах тления и горения, регистрацию зависимости светопропускания от времени каждого режима с последующим определением по величине светопропускания коэффициента дымообразования исследуемых образцов.

Отличием предлагаемого способа является то, что дополнительно выбирают эталонный образец и при испытании определяют величину его светопропускания до достижения максимального значения в температурных условиях, аналогичных испытаниям подготовленных образцов, а коэффициент дымообразования определяют по математической зависимости:

,

где t₁, t₂ - время начала и окончания испытаний исследуемого образца, мин;

, - время начала и окончания испытаний эталонного образца, мин;

S_обр., S_эт. - значения светопропускания исследуемого и эталонного образцов, %;

D_эт - коэффициент дымообразования эталонного материала (по ГОСТ 12.1.044-89), м²/кг.

Особенностью предлагаемого способа является то, что проводят испытания исследуемого образца и эталонного образца из выбранного по ГОСТу материала в аналогичных режимах и температурных условиях до достижения максимальной величины светопропускания с дальнейшим определением коэффициента дымообразования путем ввода поправки к коэффициенту дымообразования, эталонного образца, взятого из действующего ГОСТа. Это позволяет примерно в 2 раза увеличить точность измерения и соответственно сократить время его проведения.

Сущность предлагаемого способа определения дымообразующей способности твердых веществ и материалов заключается в использовании экспериментально-расчетного метода, включающего измерение светопропускания газового потока в процессе термодеструкции исследуемых и эталонного образцов. Для осуществления способа используют, например, установку по свидетельству РФ на полезную модель №14083 конструкции НЦ ВостНИИ, принципиальная схема которой приведена на чертеже.

Испытывают не менее 5 образцов длиной около 40 мм, шириной 40 мм и толщиной не более 10 мм. Подготовка образцов включает выдержку в стандартной атмосфере при температуре 23±2°C и влажности 50-60% не менее 20 ч, после чего их взвешивают с точностью до 10^-2 г.

Подготовленный образец 1 из испытуемого материала помещают в камеру сгорания печи 2, а подачу воздуха в нее осуществляют и регулируют с помощью побудителя тяги 3. После установки необходимого расхода воздуха (10 л/мин) фиксируют время начала эксперимента t₁. Испытания проводят в динамическом режиме, т.е. в процессе движения газового потока через последовательно установленные после печи 2 охладитель 4, приборы контроля температуры (платиновая термопара) 5, измеритель светопропускания (фотоэлектроколориметр) 6, фильтры 7 для улавливания аэрозольной фазы, аппаратуру для измерения содержания газовой фазы в составе фотоколориметра 8 и хроматографа 9. Оптическую плотность дыма определяют с помощью измерителя светопропускания 6, при этом показания снимают через определенные промежутки времени (15 с), каждый раз фиксируя время по секундомеру (не показан) и значение светопропускания S_обр. Светопропускание достигает своего минимума для данного материала, а затем возвращается к начальному значению. Испытание прекращают при достижении максимального значения светопропускания, что соответствует падению задымленности потока (время t₂). Максимальное значение шкалы измерителя светопропускания принимают равным максимальному значению светопропускания (100%).

Дополнительно готовят эталонные образцы из выбранного по ГОСТ 12.1.044-89 материала и испытывают в аналогичных условиях. Для расчета коэффициента дымообразования выбирают из двух режимов результаты измерений с минимальными значениями величин светопропускания.

Коэффициент дымообразования D_эт определяют по формуле:

,

где t₁, t₂ - время начала и окончания испытаний исследуемого образца, мин;

, - время начала и окончания испытаний эталонного образца, мин;

S_обр., S_эт. - значения светопропускания исследуемого и эталонного образцов, %;

D_эт - коэффициент дымообразования эталонного материала (по ГОСТ 12.1.044-89), м²/кг.

За коэффициент дымообразования исследуемого материала принимают большее значение, вычисленное для двух режимов испытания (тления и горения).

Статистическую обработку результатов испытаний проводят по ГОСТ 12.1.016-79 «Требования к методикам измерений концентраций вредных веществ».

Способ определения дымообразующей способности твердых веществ и материалов, включающий подготовку образцов, проведение испытаний в режимах тления и горения, регистрацию зависимости светопропускания от времени каждого режима с последующим определением по величине светопропускания коэффициента дымообразования исследуемых образцов, отличающийся тем, что испытания подготовленных образцов прекращают при достижении максимального значения светопропускания, затем дополнительно выбирают эталонный образец и испытывают его в температурных условиях, аналогичных испытаниям подготовленных образцов, определяют величину его светопропускания до достижения максимального значения и из двух режимов выбирают результаты измерений с минимальными значениями величин светопропускания, а коэффициент дымообразования определяют по зависимости:

где t₁, t₂ - время начала и окончания испытаний исследуемого образца, мин;
, - время начала и окончания испытаний эталонного образца, мин;
S_обр, S_эт - значения светопропускания исследуемого и эталонного образцов, %;
D_эт - коэффициент дымообразования эталонного материала, м²/кг.