LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Підвищення ефективності вогнезахисту фанери просочувальними засобами

фанери за допомогою просочувальних речовин, а саме застосування комбінованих просочувальних сумішей з антипірену й антисептика. Для забезпечення пожежної безпеки на об'єктах будівництва та захисту від пожеж, розроблено та введено в дію ДБН В.1.1-7, згідно з яким, дерев'яні елементи горищних покриттів (крокви, лати) будинків повинні оброблятися засобами вогнезахисту, які забезпечують І групу вогнезахисної ефективності згідно з ГОСТ 16363. З огляду на важливість застосування вогнезахищеної фанери в підвищенні рівня пожежної безпеки об'єктів, оброблення її проводиться облицьованням металевими або азбестовими листами, але перші не давали необхідної ефективності, а другі – шкідливі для людини. Велика кількість робіт присвячена пошуку ефективних антипіренів та способів їх введення в фанеру. Більшість антипіренів виявилась малоефективними для вогнезахисту фанери шляхом поверхневого просочення. До того ж вони відносяться до шкідливих токсичних речовин, це солі важких металів. Найбільш вдалою можна вважати розробку спеціалістів, яка базується на формуванні фанерних плит з просоченням кожної шпонини антипіреном на основі рідких комплексних мінеральних добрив з визначеним спвівідношенням N:Р:К (азот, фосфор, калій). Необхідно відзначити, що це дуже складна технологія з великою вірогідністю отримання неякісної продукції. Справа в тім, що на поверхні просоченої шпони після сушіння утворюється шар сольових антипіренів, який перешкоджає адгезії клеєвого матеріалу до целюлози шпони під час формування плит. Виникає дилема в тому, що при оптимальній концентрації сольового антипірену відбувається неякісне склеювання шпони, яке в свою чергу призводить до погіршення фізико-механічних властивостей фанерних плит (вони розтріскуються), а при зменшенні концентрації антипірену призводить до погіршення вогнезахисних властивостей фанерних плит, але до покращення фізико-механічних властивостей.

На підставі проведеного аналізу літературних джерел сформульовано задачі досліджень та основні напрямки їх розв'язання.

Другий розділприсвячено теоретичним дослідженням умов вогнезахисту фанери з застосуванням просочувальної суміші на основі неорганічних і органічних речовин.

Проаналізовано особливості утворення ізолюючої перешкоди для виходу летких продуктів і переносу тепла до фронту піролізу фанери в результаті перетворення її поверхні при нагріванні. Такою ізолюючою перешкодою є утворення модифікованого шару коксу за рахунок присутності антипіренів у фанері.

Для розробки практичних рекомендацій із запобігання займання фанери, необхідно мати можливість прогнозу критичного стану, коли її температура досягне критичного рівня температури займання, вище якого система здатна до самоприскорення процесів обміну й переходу в стан теплового займання, який є імпульсом до початку ланцюгової реакції окиснення (горіння).

Динаміка розподілу температури при нагріванні та займанні фанери прогнозується шляхом математичного моделювання процесів теплопередачі в однорідному твердому тілі й базується на математичній моделі Зельдовича Я.Б.:

(1)

де r – густина фанери, кг/м3;

ср – питома теплоємність фанери, Дж/(кгК);

Tг – температура горіння фанери, К;

t – час, з моменту дії теплового потоку на фанеру, с;

λ – ςеплопровідність фанери Вт/(мК);

x – просторова координата, м;

j – коефіцієнт форми об'єму досліджуваного об'єкта;

– передекспоненціальний множник реакції окиснювання, с-1;

h – частина теплоти реакції окиснювання, що витрачається на згоряння матеріалу (глибина проникнення реакції), яка залежить від швидкості вигоряння матеріалу, Дж/кг;

Q – тепловий ефект реакції окиснювання, Дж/кг;

E – енергія активації, Дж/моль;

R – універсальна газова постійна, R=8,314 Дж/(мольК);

– початкова температура матеріалу, К;

α – коефіцієнт теплообміну між поверхнею матеріалу й навколишнім середовищем, Вт/(м2К);

Тн – температура навколишнього середовища, К.

У безрозмірному виді для пластини, яка находиться під впливом теплового потоку, маємо:

(2)

, (3)

, (4)

з граничними умовами при x=0; q=0; а при x=2; , (6)

де q – безрозмірна температура;

– безрозмірна координата (h – товщина пластини),

d – параметр, що визначає область горіння (окиснення) шару фанери.

У зв'язку з тим, що на одній стороні пластини підтримується постійна температура (Ві ), то розрахунок критичної товщини шару фанери можна розрахувати за наступною залежністю:

, (8)

де .

При цьому величину шару поверхні фанери, в якій під дією теплового потоку проходить процес втрати маси (вигоряння), можна отримати з рівняння виду:

, (9)

де dкр – критична товщина шару фанери за умови несиметричного теплообміну, в якій під дією теплового потоку проходить процес піролізу з виділенням горючих газів (при b > 0, c = 0), мм;

- параметр, що характеризує горіння матеріалу;

- параметр, що характеризує вигоряння матеріалу;

f(c) – функція, яка враховує втрату матеріалу в процесі горіння.

Враховуючи те, що процес нагрівання фанери проходить при відносно великих температурах, критерій Ві розраховували з урахуванням втрати тепла за допомогою сумарного коефіцієнта тепловіддачі a:

, (12)

де , (13)

де h – товщина зразка деревини, м;

l, lп – теплопровідність деревини та повітря відповідно, Вт/(мК);

s – стала Стефана-Больцмана, Вт/(м2К4);

g, n, aп – прискорення сили тяжіння, кінематична в'язкість і температуропровідність повітря.

З урахуванням вищенаведеного, для розрахунку d використано рівняння запропоноване Горшковим В.І.:

, (14)

де f(χ, θ0) = f1(χ)f2( θ) – функція, яка характеризує вплив густини теплового потоку й вигоряння зразка і має вигляд:

f1(χ) = χ0,6, f2( θ) = 1 + 0,3θ , (15)

де θ – параметр, який характеризує температурний вплив на матеріал.

Товщину шару поверхні фанери, що зайнялася визначали за таким рівнянням:

(16)

Процес займання фанери проходить при перевищені критичної температури. При цьому займання продуктів піролізу наступає не миттєво, а через деякий проміжок часу. У зв'язку із цим час індукції займання матеріалу можна визначити за залежністю запропонованою Зельдовичем Я.Б.:

, (17)

де tа=1+2b – період індукції при адибатичних умовах горіння;

– функція, яка характеризує температурну межу займання матеріалу;

D = d/dкр – відносне значення межі займання;

– функція, яка враховує характер теплообміну плоскої пластини (у нашому випадку – фанери).

З урахуванням вогнезахисту розрахунок параметра, який характеризує вигоряння матеріалу, можна провести за наступною залежністю:

(18)

де k – коефіцієнт впливу просочувальних засобів на вигоряння фанери (0,6