LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Розробка методу і оцінка теплозахисних властивостей матеріалів для спецодягу

теплової дії більшість тепла витрачається на нагрівання матеріалів. Тому температура на внутрішній поверхні проби збільшується повільно.

Загальним для всіх матеріалів є зниження захисного індексу і з зростанням температури джерела теплової енергії. Характер зміни цього показника залежно від температури джерела теплової енергії описує рівняння регресії другого ступеня. Різниця в абсолютних значеннях показників захисного індексу незначна і знаходиться в межах 2,2 % від загальної кількості тепла, що діє на матеріали. Цей критерій, розрахований на період часу 10 с, змінюється в інтервалі від 97,5 % для матеріалу типу Kevlar до 99,7 % у тканини (арт.6426).

Оцінювання, яке проведене за допомогою перелічених критеріїв і теплофізичних характеристик, дозволяє розробити необхідні рекомендації по застосування матеріалів.

Рекомендації що до використання матеріалів можливо виконати шляхом узагальнення результатів порівняльного аналізу досліджень з допомогою найбільш важливих характеристик властивостей матеріалів (табл.2) (температура джерела 800 0С). В табл. 2 характеристики матеріалів, які руйнуються, представлені на сірому фоні.

Таблиця 2

Узагальнена характеристика термостійких властивостей матеріалів


Назва характеристики

Назва матеріалу, артикул


Парусина брезентова, арт.11119

Парусина напівлляна, арт.11201

Тканина лляна металізована

Сукно сірошинельне, арт.6425

Сукно, арт.6426

Тканина арт.3246

Тканина фенілонова металізована

Полотно термостійке з волокон "Kevlar"

ТСТ–2 з волокон "Nomex"

НУМ

Температура в момент наскрізного руйнування проби або після 1500с теплової дії, 0С

305,2

295,9

240,3

180,8

224,6

396

366

231,5

406

325

Термін наскрізного руйнування проби, с

320

307,3

291

200

191

1500

1500

80

1500

1500

Термін до початку руйнування лицевої поверхні проби, с

216

178,3

184,3

60

50,5

1500

1500

46,8

1500

1500

Термін досягнення температури 370С на виворітній поверхні проб матеріалів, с

16,8

19,0

42,3

30,3

64,3

22,3

26,0

6,3

8,8

29,8

Терміни досягнення температури 500С на виворітній поверхні проб матеріалів, с

28,3

30,3

60,0

42,5

88,0

40,0

42,0

8,5

17,3

52,5

Таким чином, можна рекомендувати використовувати досліджувані матеріали для захисту людини протягом часу, зазначеного в таблиці 2 (величина теплового потоку не більша 80 кВт/м2, що відповідає температурі джерела 786 0С). Кращі теплозахисні властивості має сукно (арт.6426), а з матеріалів, що не руйнуються при тепловій дії 800 0С – НУМ, тканина арт.3246 і тканина фенілонова металізована. Отримані масиви даних теплофізичних та теплозахисних характеристик властивостей матеріалів можна використовувати при створенні теплозахисного одягу.

Процес теплопередачі крізь матеріали спецодягу може бути досліджений шляхом математичного моделювання. Математичне моделювання дозволяє виконати: оптимізацію складу пакета спецодягу; апроксимацію або екстраполяцію температурних залежностей матеріалів з відомими теплофізичними показниками і отримати необхідні дані (про розподіл температур на поверхнях матеріалів або пакетів) без проведення додаткових досліджень при мінімальних витратах часу і коштів. За допомогою програми математичної моделі процесу теплопередачі можливо виконати моделювання процесу теплопередачі крізь матеріали спецодягу, які вміщують декілька різних за своїми теплофізичними властивостями шарів матеріалів.

Графічна модель температурного поля пакета, який складається з трьох шарів матеріалів: шару металу (алюміній); тканини лляної; НУМ, дозволяє наглядно побачити розподіл температур в пакеті матеріалів (рис.15).



Рис. 12. Графічна модель температурного поля пакета матеріалів

З рисунку 15 видно що шар металізації практично не знижує температуру (зниження температури складає 0,0003 0С в стадії стаціонарного режиму). Це пов'язано з великим коефіцієнтом теплопровідності алюмінію і малою товщиною шару металу (0,06 мм). Наступний шар (тканина лляна) знижує температуру на 6,06 0С, однак, найбільше зниження температури (на 64,53 0С) дії здійснює третій шар пакета (стаціонарний режим). Модель перевірена за допомогою пакета матеріалів, до складу якого входять тканина лляна металізована і НУМ. При порівнянні значень температури на виворітній поверхні пакета максимальне відхилення розрахункових даних від експериментальних не перевищує 4,89 %; середнє відхилення складає 3,76 %; кореляційне співвідношення залежностей – 0,953. Результати перевірки моделювання процесу теплопередачі крізь досліджувані матеріали дозволили зробити висновок про те, що кореляційне співвідношення розрахункових залежностей температур та експериментальних даних складає не менше 0,944 при достовірності результатів 95%.

Результати досліджень і прилад ОТЗВМ впроваджені в навчальний процес Хмельницького державного університету і в науково–дослідний лабораторії Львівського інституту пожежної безпеки МНС України.


ВИСНОВКИ


1. В процесі розробки комплексного методу, який дозволяє виконати оцінку теплозахисних властивостей матеріалів, вирішені три групи питань. Перша група об'єднує питання, пов'язані з створенням теоретично–методичних основ методу. При розв'язанні питань другої групи розроблений прилад, обґрунтовані засоби вимірювання, розроблена конструкція деталей та вузлів приладу. При вирішенні питань третьої групи визначений: порядок роботи на приладі і обробки результатів випробувань; створено програмне забезпечення.

2. Доопрацьована чисельна математична модель процесу теплопередачі крізь матеріали спецодягу, при завданні законів зміни температур на лицевій і виворітній поверхнях матеріалу або пакета, створена на основі рівняння Фур'є, яка представляє собою систему рівнянь з