LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Підвищення вогнезахисту елементів будівельних дерев'яних конструкцій імпульсним просоченням антипіренами

компоновка якої обумовлюються можливостями конкретного замовника. Кожна камера-модуль може працювати в автономному режимі, тому просочувальна установка допускає гнучкий рівень завантаження.

Виконання означених теоретичних та експериментальних досліджень дало змогу досягти мети роботи, а саме: підвищення вогнезахисту конструктивних елементів БДК імпульсним просоченням антипіренами.

У другому розділі надано опис експериментального обладнання, методів експериментальних досліджень та їх метрологічного забезпечення.

Враховуючи результати роботи Саєнко О.І., в який теоретично та експериментально досліджені процеси проникнення в деревину антипіренів при імпульсному просоченні в плоскосному приближенні, розроблена експериментальна електрогідравлічна установка УІГ-1, що забезпечує створення необхідного імпульсного тиску в камері просочення, довжиною до 2 м. В основу реалізації імпульсного методу для елементів БДК покладено застосування багатозазорного розрядника, що забезпечує створення квазірівномірного тиску рідини вздовж елементу БДК. Доведено, що висока швидкість просочення елементів БДК на глибину більш 10 мм забезпечується якщо запасаєма енергія перевищує 5 кДж на погонний метр елементу БДК.

Технічні характеристики експериментальної установки УІГ-1 приведені в табл. 1.

Вимірювальний комплекс установки УІГ-1 забезпечує реєстрацію амплітудно-часових параметрів імпульсу струму через розрядні проміжки з похибкою не більше ніж 12%.

Для виміру просторового розподілу тиску в рідині запропоновано крешерні датчики, конструктивні параметри яких адаптовані до очікуємих при експериментальних дослідженнях параметрів імпульсів тиску.


Таблиця 1

Основні технічні характеристики випробувальної установки УІГ-1


Технічні дані Розмірність Величина

1. Діапазон зміни вихідної напруги кВ 1 – 50

2. Діапазон зміни тривалості фронту вихідних імпульсів мкс 0,1 – 10

3. Діапазон зміни тривалості напівспаду вихідних імпульсів мкс 20 – 100

4. Запасаємо енергія кДж 2 - 10

5. Періодичність повторення імпульсів 1 раз у 30 с


У третьому розділі викладено результати теоретичних досліджень. Геометрія розрахункової моделі процесу імпульсного просочення елементів БДК наведена на рис.1.

При побудові математичної моделі, що описує процес просочення елементів БДК розчинами антипіренів, прийняті наступні припущення:

а) досліджуваний зразок являє собою пористе тіло, властивості просочення якого

чисельно описуються за допомогою коефіцієнтів пористості m і проникності k;

б) рідина, що просочує, покладається слабко стисливою, а процес просочення відповідає закону фільтрації, що характеризується гідродинамічним тиском P(t) і швидкістю фільтрації V;











Рис.1 – Геометрія розрахункової моделі


в) розподіл тисків по периметру дерев'яної конструкції, що просочується, вважається заданим, а їхні чисельні значення як граничні умови задаються, виходячи з результатів експериментів;

г) довжина зразків, що просочуються, покладається такою, що явища на торцях не роблять істотних впливів на процес просочення більшої частини дерев'яної конструкції, у зв'язку з чим задача дослідження може бути зведена до двовимірної.

Основні рівняння, що описують процес імпульсного просочення елементу БДК, отримані з урахуванням закону Дарсі.

Відповідно до технології просочення, у початковий момент поровий простір елемента БДК заповнено повітрям і залишковою вологою. Залишкова вільна волога, кількість якої визначається значенням вологості деревини перед просоченням, фактично зменшує значення пористості m. Повітря піддається стиску рідиною, яка просочує, що призводить до появи додаткового опору процесу просочення. Тому математична модель задачі, яка аналізується, будується на спільному описі динаміки рідини і газу в поровому просторі елемента БДК.

Прийнято, що спочатку контуром контакту води і повітря є поверхня елементу БДК (l0), на якій задано імпульсний тиск р0(r,t). У міру просочення контур контакту (l1) просувається всередину елемента БДК.

Розподіл тиску рідини в поровому просторі елементу БДК, тобто між контурами l0 і l1, описується наступним нелінейним рівнянням в часткових похідних.


. (1)


де р – тиск рідини, Па; m – пористість деревини; - в'язкість рідини, кг/м Чс;

k – проникнисть деревини, м2.

Тиск (р) рідини на контурі живлення l0 визначається першою граничною умовою:

на контурі l0. (2)

Рівняння, що описує розподіл тиску повітря усередині області (S1), обмеженої рухомим контуром l1, співпадає з рівнянням (1), якщо р1 – тиск повітря; 1 - динамічна в'язкість повітря. На рухомому контурі поділу l1, що зображує межу рідини і повітря, тиск газу р1 залежить від часу і взагалі змінюється від однієї точки контуру до іншої. Звідси маємо другу граничну умову:

p=р1 на контурі l1. (3)

Крім того, на рухомому контурі повинно виконуватися рівняння витрати рідини, віднесеної до одиниці довжини контуру:


на контурі l1, (4)


причому dn0 є елементом зовнішньої нормалі до контуру l1.

У області S1 маємо четверту граничну умову:


(5)


Процес просочення, який аналізується, характеризується послідовністю імпульсних тисків. Тому початкові умови для кожного наступного імпульсу формуються результатами дії попередніх. Так, для першого імпульсу тиск усередині елемента БДК покладається таким, що дорівнює нулю (маючи на увазі надлишковий тиск). Для другого імпульсу початковим є розподіл тиску, отриманий у результаті дії першого імпульсу, і так далі для всіх наступних імпульсів.

Наведена система диференціальних рівнянь у частинних похідних разом із зазначеними початковими і граничними умовами однозначно визначає досліджуваний процес імпульсного просочення.

Практичне значення має інформація про поглинену масу М розчину антипірену і об'єму W, який він займає. Зазначені параметри обчислюються зі знайденого розподілу тиску р.

Рішення отримано чисельним методом, у якості якого обраний метод кінцевих різниць. На рис.2 представлена залежність питомої поглиненої маси антипірену ВАНН-1 елементом БДК із сосни з перетином 60х30 мм, від числа імпульсів тиску.










Рис. 2. Залежність питомої маси просочуючого складу, що проник в елемент БДК, від числа імпульсів N

- амплітуда тиску на поверхні x=xmax : 1- 65 МПа.; 2 – 40 МПа; 3 - 20 МПа.


Характер кривих на рис.2 свідчить, що після 20 імпульсів тиску, амплітуда яких дорівнює 20 МПа, питома маса просочувального складу досягла 0,46 кг, і подальше зростати майже не буде. Зовсім інша тенденція спостерігається при імпульсах тиску з амплітудою 65 МПа. Після 20 імпульсів питома маса складає 0,82 кг і може ще суттєво зростати. Декілька менші, але схожі показники для імпульсів з амплітудою 40 МПа. Отже, в просочувальній камері бажано досягти амплітуди тиску не менш ніж 40 МПа. Отримані результати дозволяють оцінити динаміку проникнення розчину антипірену в товщу елементу БДК.