МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
к лабораторной работе №1
Ростов-на-Дону
УДК 614.841
Методы экспериментального определения показателей пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов. Методические указания к лабораторной работе № 1. Ростов-на-Дону: – Рост. гос. строит. ун-т, 2003. — 7с.
В методических указаниях содержатся общие вопросы по взрывопожароопасности веществ и материалов и методы определения группы горючести.
Предназначены для студентов специальностей "Пожарная безопасность" и "Защита чрезвычайных ситуаций".
Составители: д-р техн. наук, проф. Е.И.Богуславский,
ст.преподаватель Е.А.Чикалова
Редактор Н.Е.Гладких
Темплан 2004 г., поз. 74а
────────────────────────────────────────────────
ЛР № 020818 от 13.01.99 Подписано в печать 6.14.04 Формат 60х84/16.
Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд. л. 0,5.
Тираж 50 экз. Заказ
────────────────────────────────────────────────
Редакционно-издательский центр Ростовского государственного строительного университета. 344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162
© Ростовский Государственный
строительный университет, 2004.
Цель работы. Изучить понятие пожарной опасности веществ и материалов, методы определения группы горючести.
Теоретическая часть
Методы определения горючести основаны на создании температурных условий, наиболее способствующих горению и оценке поведения испытуемых веществ и материалов в этих условиях.
Понятие пожарной опасности складывается из:
- склонности вещества к горению;
- состояния внешней среды, в которой это вещество находится;
- интенсивности процесса горения;
- сопутствующих горению явлений;
- возможность прекращения процесса горения.
Степень пожарной опасности оценивается количественными параметрами этих процессов.
Пожарная опасность вещества характеризуется набором показателей, отражающим его взрыво- и пожароопасность на разных стадиях развития процесса горения (см.таблицу).
Показатели пожаро- и взрывоопасных свойств веществ
| Показатель | Агрегатное состояние вещества | ||
| газ | жидкость | твердое | |
| Группа горючести | + | + | + |
| Температура вспышки | + | + | |
| Температура воспламенения | + | + | |
| Температура самовоспламенения | + | + | + |
| НКПВ | + | + | + |
| ВКПВ | + | + | |
| Температурные условия теплового самовозгорания | + | ||
| Скорость выгорания | + | + | |
| Коэффициент дымообразования | + | ||
| Токсичность продуктов горения | + | + | + |
| Флегматизирующая концентрация | + | + | + |
| Категория взрывоопасносй смеси | + | + | |
| Максимальное давление взрыва | + | + |
Для оценки пожарооопасных свойств веществ и материалов все показатели разделены на 4 группы, характеризующие различные этапы развития и прекращения горения:
Первая группа показателей на основании расчета или эксперимента решает вопрос о горючести: негорючее, трудногорючее или горючее вещество.
2. Вторая группа показателей характеризует способность вещества к самовоспламенению и зажиганию от внешних источников зажигания:
- температура самовоспламенения;
- температура вспышки;
- энергия зажигания;
- температурные условия самовозгорания;
- концентрационные и температурные пределы воспламенения.
3. В третью группу входят показатели, характеризующие способность вещества к распространению пламени:
- скорость выгорания;
- скорость распространения пламени;
- коэффициент дымообразования;
- токсичность продуктов горения.
4. Четвертая группа показателей относится к средствам тушения:
- концентрация флегматизатора;
- минимальная концентрация средств объемного тушения;
- характер взаимодействия с водопенными средствами тушения.
Расчетные методы определения группы горючести
Группу горючести вещества или материала можно определить расчетными методами.
1. По потенциалу горючести – это разность между энергией, необходимой и достаточной для поддержания самостоятельного горения данного вещества в рассматриваемой окислительной среде при заданных параметрах состояния, и энергией, действительно выделяемой наиболее горючей смесью вещества при горении в данных условиях.
2. По энергии Гиббса – изменение энергии Гиббса ΔG0 – это часть внутренней системы, которая способна превращаться в полезную работу.
Величина ΔG0 – мера реакционной способности реагирующих компонентов:
а) все реакции с большой потерей энергии Гиббса (ΔG0 реакции отрицательна) протекают активно и до конца;
б) реакции, для протекания которых должна быть затрачена работа в системе (ΔG0 реакции положительна) не способны идти самостоятельно.
3. По теплоте сгорания Qн – что связано со стандартной теплотой образования соединений из простых веществ, энтальпией ΔHfo, которая позволяет рассчитывать тепловые эффекты реакций, связанных с горением веществ.
Экспериментальная часть
Экспериментальные методы определения группы горючести
Определение группы горючести веществ зависит от агрегатного состояния.
Горючесть не является независимой константой вещества.
Она зависит от:
1) температуры;
2) давления;
3) концентрации окислителя;
4) скорости потока окислительной среды;
5) размера и степени раздробленности образца.
I. При определении группы горючести газов находят область воспламенения.
1. Газы, имеющие область воспламенения при н.у., относят к горючим.
2. При отсутствии области воспламенения находят температуру самовоспламенения и газ считают трудногорючим.
3. Газы, не имеющие температуры самовоспламенения при нагревании до 900оС, считаются негорючими.
II. Группу горючести жидкостей и твердых плавящихся веществ определяют с помощью тигельной печи (рис. 1).
Критерием деления на горючие и негорючие жидкости служит температура 900оС.
1. Если жидкости в этих условиях самовоспламеняются за время менее 3 минуты, то их относят к горючим.
2. Если горючесть этим методом установить не удается, жидкость испытывают на наличие температуры вспышки.
Прибор для определения группы горючести жидкостей (рис.1.) состоит из тигельной печи 1, кварцевого стакана 2, фарфорового тигля 3, держателя для тигля 4, смотрового зеркала 5, термоэлектрического термометра 6, потенциометра 7, штатив 8.
III. Горючесть твердых материалов определяют по трем независимым методам.
1. Группу горючих материалов – по методу "огневой трубы".
2. Группу трудногорючих – по методу "керамической трубы".
3. Группу негорючих – по методу испытаний в трубчатой печи.
Метод керамической печи
К трудновоспламеняющимся материалам относятся облицованные или окрашенные строительные материалы.
Чтобы воспроизвести самостоятельное горение таких образцов после кратковременного огневого воздействия, материал нужно испытать в таких условиях, которые затрудняют передачу тепла в окружающую среду, методом "керамической трубы" (рис.2).
Схема прибора "керамическая труба" состоит из подставки 1, дверцы подставки 2, газовой горелки 3, керамического короба 4, образца 5, держателя для образца 6, зонта 7, термоэлекрического термометра 8, потенциометра 9, штатива 10, реометра 11, поддона 12.
3. Порядок выполнения работы
1. 15 образцов, размером 150х60х30 мм.
2. Из тонких плитных материалов и пленок набирают образец в несколько слоев до h = 30 мм.
3. Плавящиеся материалы вкладывают в стеклоткань.
4. Огнезащитная древесина испытывается только по методу керамической трубы. Она должна иметь определенную влажность, не иметь смоляных кармашков, трещин, обработана огнезащитным составом со всех сторон.
5. Устанавливают короб, переводят зонт в рабочее положение.
6. Регулируют расход газа с тем, чтобы температура поддерживалась в интервале 195-205оС.
7. Образцы взвешивают с точностью до 0,1 г.
8. Проводят холостой опыт при температуре 195-205оС в течение 5-ти минут с записью на ленте, после чего прибор остывает.
9. Затем прибор снова разогревают и помещают туда образец. Включают секундомер на 2 минуты и запись температуры.
Так испытывают все 15 образцов. После каждого опыта меняют фольгу.
10. Взвешивают образцы после 12-ти часовой выдержки и определяют потерю массы в %.
Находят среднее арифметическое значение потери массы всех образцов.
Если потеря массы и условная интенсивность тепловыделения превышает 9% массопотери, то вещество считают горючим, при меньших значениях – трудногорючим.
4. Контрольные вопросы
1. Какие из методов оценки пожарной опасности предпочтительнее и почему?
2.Почему в пожарной охране принято оценивать пожарную опасность материалов различными методами по нескольким показателям?
3. Почему для определения группы горючести можно использовать теплоту сгорания вещества и материала?
4. Назовите известные Вам параметры, характеризующие пожароопасные свойства веществ и материалов?