Камера термоокислительной деструкции для оценки показателя токсичности продуктов горения

Авторы патента:

G01N25/00 - Исследование или анализ материалов с помощью тепловых средств (G01N 3/00-G01N 23/00 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2791221:

Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова" Министерства обороны Российской Федерации (ВМедА) (RU)

Изобретение относят к области оценки токсичности продуктов горения различных материалов. Камера термоокислительной деструкции для оценки показателя токсичности продуктов горения выполнена в виде стальной трубы, заглушенной с одного конца с толщиной стенки 2 мм, диаметр 5 см, высота 40 см, соединенной через муфту с ингаляционной камерой объемом 0,1 м, снабжена шестью газовыми горелками, а также к камере подсоединен патрубок для подачи атмосферного воздуха. Техническим результатом является увеличение точности определения показателя токсичности материалов, занимающих большой объем. 1 ил.

Изобретение относят к области оценки токсичности продуктов горения (при моделировании термоокислительной деструкции) различных материалов.

Согласно ФЗ 123 от 22 июля 2008 г. (с изменениями от 30 апреля 2021 г.) оценку токсичности продуктов горения материалов проводят путем определения показателя токсичности продуктов горения (HLC₅₀). Показатель токсичности продуктов горения - интегральный токсикометрический параметр представляющий из себя массу материала, подвергшегося термическому воздействию, продукты термодеструкции которого приводят к гибели 50% испытуемых животных (измеряют в граммах на метр кубический).

Для определения HLC₅₀ навеску исследуемого материала подвергают термодеструкции. Образовавшиеся продукты термодеструкции поступают в ингаляционную камеру, в которой находятся лабораторные животные. Животных подвергают статической ингаляционной интоксикации. Для определения показателя токсичности получают ряд данных зависимости летального эффекта продуктов термодеструкции (процент) от количества испытываемого материала (грамм на метр кубический), расчет проводят с помощью пробит-анализа по Финни. По определенному значению показателя токсичности материалы подразделяют на малоопасные (Т1), умеренноопасные (Т2), высокоопасные (Т3) и чрезвычайно опасные (Т4). Если HLC₅₀ материала больше 120 г/м³ (экспозиция 30 мин), то материал относят к классу малоопасные.

Большинство ингаляционный камер имеют объем 0,1 м³, таким образом, соотношение массы навески исследуемого материала и HLC₅₀ составляет 1:10. Например, если навеску материала массой 12 г подвергают термодеструкции, и продукты термодеструкции, поступая в ингаляционную камеру объемом 0,1 м, приводят к гибели 50% испытуемых животных, то HLC₅₀ составляет 120 г/м³.

На практике зачастую приходится оценивать токсичность материалов, которые попадают в группу малоопасных. При этом существует необходимость определить конкретное значение HLC₅₀. Для этого приходится использовать навески материала большой массы (более 12 г), которые в естественных условиях их применения занимают большой объем. Например, навеска поливинилхлорида массой 10 г занимает объем 60 см, а навеска пенополиэтилена массой 10 г - 250 см³. Таким образом, объем камеры для термодеструкции может быть критичным в определении конкретного значения HLC₅₀.

Наиболее подходящим оборудованием для определения показателя токсичности может быть установка «Токсичность». Объем камеры для термодеструкции данной установки составляет 300 см³ [1]. Таким образом, данная камера не позволяет проводить определение показателя токсичности продуктов горения материала, который в естественных условиях использования занимает объем более 300 см³.

Помимо этого, в представленной установке можно моделировать только пиролиз (термическое разложение материала в условиях дефицита кислорода) материала. Зачастую возникает необходимость оценки токсичности материала при моделировании термоокислительной деструкции (режим термического разложения в условиях нормального содержания кислорода).

Для решения поставленных вопросов, а именно для более точного определения показателя токсичности материалов, занимающих большой объем, при проведении термоокислительной деструкции предлагается экспериментальная камера термоокислительной деструкции.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что камера термоокислительной деструкции для оценки показателя токсичности продуктов горения выполнена в виде стальной трубы, заглушенной с одного конца с толщиной стенки 2 мм, диаметр 5 см, высота 40 см (объем - 785 см³), соединенной через муфту с ингаляционной камерой объемом 0,1 м³, снабжена шестью газовыми горелками, а также к камере подсоединен патрубок для подачи атмосферного воздуха.

Представленная камера для термоокислительной деструкции позволяет проводить термическое разложение материала, который занимает объем, в естественных условиях его применения, до 785 см³. В то время, как в существующих аналогах можно исследовать материал, занимающий объем до 128 см³ (максимальный размер исследуемого материала составляет 8×8×2 см). Данное преимущество позволят не только установить класс токсичности исследуемого материала, но и определить конкретное значения показателя токсичности продуктов горения данного материала.

Использование шести газовых горелок позволяет равномерно повышать температуру во всем объеме камеры, что способствует равномерному и одновременному разложению всей навески исследуемого материала.

За счет нагнетания атмосферного воздуха в камеру при помощи компрессора можно моделировать термоокислительную деструкцию (термическое разложение в условиях нормального содержания кислорода) исследуемого материала. В то время, как в существующих аналогах возможно проведение только пиролиза материала (термическое разложение в условиях дефицита кислорода).

Изобретение поясняется фиг. 1, на которой показана камера термоокислительной деструкции для оценки показателя токсичности продуктов горения.

Камера представлена стальной трубой 1, заглушенной с одного конца с толщиной стенки 2 мм, диаметр 5 см, высота 40 см (объем - 785 см³), соединенной через муфту 2 с ингаляционной камерой 4 объемом 0,1 м³. Равномерный нагрев камеры происходит при помощи шести газовых горелок 5 (диапазон температур от 250 до 1000°С). К камере подсоединен патрубок 3, через который посредством компрессора подают атмосферный воздух (поток 3 л/мин). Пунктирной стрелкой обозначено направление перемещение продуктов термоокислительной деструкции исследуемого материала.

Навеску исследуемого материала 6, занимающую объем до 785 см³ помещают в камеру. Включают газовые горелки 5, одновременно с этим начинают подавать атмосферный воздух. По мере нагревания камеры происходит термоокислительная деструкция исследуемого материала. Продукты термоокислительной деструкции путем естественной конвекции поступают в ингаляционную камеру 4, в которой находятся лабораторные животные. Животных подвергают статической ингаляционной интоксикации. Определяют показатель токсичности продуктов горения (при моделировании термоокислительной деструкции) исследуемого материала.

Список литературы

1. Межгосударственный стандарт: «Система стандартов безопасности труда пожаровзрывоопасность веществ и материалов номенклатура показателей и методы их определения» (ГОСТ 12.1.044-2018, дата введения 01.05.2019 г.).

Камера термоокислительной деструкции для оценки показателя токсичности продуктов горения, отличающаяся тем, что камера выполнена в виде стальной трубы, заглушенной с одного конца с толщиной стенки 2 мм, диаметр 5 см, высота 40 см, соединенной через муфту с ингаляционной камерой объемом 0,1 м, снабжена шестью газовыми горелками, а также к камере подсоединен патрубок для подачи атмосферного воздуха.

Изобретения относятся к способу и устройству для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика. Описан способ оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена, включающей конвекционный змеевик, который предварительно нагревает углеводороды, используемые в качестве сырья, и пар, радиантный змеевик, который термически разлагает предварительно нагретые углеводороды и пар, и корпус для их размещения, где способ включает: стадию, на которой изображение области радиантного змеевика, которая должна быть изображена, получают с помощью передающей изображение камеры; и стадию, на которой выходной сигнал с передающей изображение камеры обрабатывают с помощью анализатора изображения и оценивают температуру внешней поверхности изображенного радиантного змеевика, где передающая изображение камера представляет собой цветную видеокамеру, которая выводит яркость для каждого светоприемного пикселя на каждой длине волны RGB («красный-зеленый-синий»), монохромную видеокамеру, которая выводит яркость для каждого светоприемного пикселя на одной длине волны от 1 до 3 мкм, или 2-сенсорную камеру, которая выводит соотношение яркости между первой длиной волны и второй длиной волны, обе из которых составляют от 1 до 3 мкм.

Способ проверки работоспособности блоков мембранного разделения // 2781221

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к процессу мембранного газоразделения. Способ включает размещение мембранного элемента в герметичном корпусе с возможностью прохождения в нем рабочей среды, измерение заданных газоразделительных характеристик и определение заданных параметров.

Источник излучения для неразрушающего контроля и способ и устройство для его производства // 2779257

Мишень для облучения выполнена в форме сферы. Сферическая мишень для облучения может состоять из металлического иридия, содержащего природный или обогащенный иридий-191.

Способ определения фильтрационных свойств неоднородных пористых образцов // 2774959

Изобретение относится к области вычислительной техники для анализа цифровых моделей. Технический результат заключается в обеспечении возможности корректного моделирования фильтрационных свойств низкопроницаемого трещиноватого образца без необходимости получения трехмерного изображения всего образца с качеством, достаточным для разрешения внутренней геометрии трещин.

Способ автоматической диагностики состояния рекуперативных теплообменников на установках низкотемпературной сепарации газа, эксплуатируемых на севере рф // 2771269

Изобретение относится к области добычи и подготовки газа и газового конденсата к дальнему транспорту. Способ автоматической диагностики состояния теплообменников (ТО) на установках низкотемпературной сепарации газа включает наружный осмотр аппаратов, осмотр и оценку состояния внутренних поверхностей аппарата.

Способ автоматического контроля тепловых потерь рекуперативных теплообменников на установках низкотемпературной сепарации газа, эксплуатируемых на севере рф // 2771267

Изобретение относится к области добычи и подготовки газа и газового конденсата к дальнему транспорту. Предложен способ автоматического контроля тепловых потерь рекуперативных теплообменников (ТО) на установках низкотемпературной сепарации газа.

Системы и способы измерения температуры стекла во время преобразования трубок // 2765172

Группа изобретений относится к системе для изготовления стеклянных изделий из стеклянной трубки и к способу управления преобразователем стеклянных трубок. Система для изготовления стеклянных изделий из стеклянной трубки содержит преобразователь, содержащий основание, имеющее множество станций обработки, разнесенных друг от друга по контуру, и барабан, выполненный с возможностью перемещения относительно основания.

Способ измерения теплового сопротивления переход-корпус и тепловых постоянных времени переход-корпус кристаллов полупроводниковых изделий в составе электронного модуля // 2764674

Изобретение относится к технике измерения тепловых параметров электронных модулей с бескорпусными полупроводниковыми изделиями (ППИ) и может быть использовано для контроля качества сборки электронных модулей с двумя кристаллами бескорпусных ППИ как на этапах разработки и производства электронных модулей, так и на входном контроле предприятий-потребителей электронных модулей при оценке их температурных запасов.

Способ диагностики утечки нефтепродукта из змеевика при огневом нагреве в трубчатой печи // 2762597

Изобретение относится к способам диагностики. Описан способ диагностики утечки нефтепродукта из змеевика при огневом нагреве в трубчатой печи, заключающийся в том, что по нескольким измеренным и соответствующим им рассчитанным по моделям прогнозным значениям температур стенки радиантной и/или конвективной зон печи рассчитывают усредненные на некоторых временных интервалах τ значения невязок между рассчитанными и измеренными значениями и при превышении этими невязками граничных значений диагностируют факт и место утечки, при этом локализацию района утечки определяют по месту установки датчиков температуры, для которых невязка максимальна, для чего измеряют температуры стенки радиантной и/или конвективной зон печи не менее чем тремя датчиками температуры в каждой зоне, и показания передают в вычислительное устройство, в котором на основе измеренных значений температур вычисляют средние за заданный период значения температур, по которым рассчитывают значения тех же температур по моделям виртуальных датчиков, сравнивая расчетные значения с измеренными.

Стол жидкостного охлаждения // 2757978

Изобретение относится к испытательному оборудованию и может быть использовано при испытаниях на комплексное термомеханическое воздействие и вибрации. Стол содержит плиту нижнюю, отдельные герметичные камеры охлаждения, соединенные через штуцеры с системой подачи, слива и охлаждения воды.