Глубина обугливания

Определение направленности теплового воздействия на деревянную конструкцию по глубине обугливания

•зависимость скорости обугливания от теплового потока, воздействующего на древесину выражается формулой:

•Rw = 2,2 * 10-2* I, мм/мин

•[Д. Драйздейл Введение в динамику пожаров],

•где I - тепловой поток, воздействующий на

поверхность древесины, кВт/м2.

•При температуре 1100оС излучение черного тела составляет 200 кВт/м2. В этом случае скорость обугливания Rw составит 4,4 мм/мин.

•общий диапазон колебаний Rw на пожаре в зависимости от теплового потока или соответствующей температуры пиролиза может составить: 0,3-4,5 мм/мин

3. Инструментальные методы и средства, применяемые для исследования после пожара древесных изделий.

Увеличение температуры и длительности нагрева

Глубина обугливания

Относительное содержание углерода

Относительное содержание водорода, азота, серы, кислорода

Остаточное содержание летучих компонентов

Электросопротивление угля

Отбор проб угля на пожаре.

•Для анализов необходимо 1-2 граммов угля с глубины не более 2-3 мм.

•Предварительно в точке отбора пробы

угля измеряют толщину слоя угля hу, величину потери сечения конструкции hп и результаты измерений заносят в протокол.

Лабораторные инструментальные методы иследования карбонизованных остатков древесины

•Весовой термический анализ.

•Дифференциальный термический анализ.

•Элементный анализ на С, Н, N, S анализаторах.

•Метод измерения электросопротивления карбонизованых остатков углеродистых материалов.

Термический анализ –исследование процессов, происходящих в материале при непрерывном нагревании.

Тигельный анализ – определение потери массы образца при прокаливании

М1 – вес тигля, г М2 –навеска образца до нагрева в

муфельной печи, г М3 – вес тигля с навеской после

нагрева в муфельной печи, г

потеря массы образца:

L = М2 (М3 М1) ∙ 100 / М2, %

Физические процессы: плавление, кристаллизация, испарение или кипение; химические процессы: разложение, термодеструкция, сшивка и т.п. сопровождаются экзо- или эндотермическими эффектами, то есть выделением или поглощением тепла.

Величину этих эффектов можно зафиксировать с помощью

дифференциального термического анализа (ДТА).

Кривые ДТА образцов древесины: 1 - исходный материал, 2, 3, 4, 5, 6 – древесина, подвергнутая пиролизу при 200, 300, 400, 500

и 600 оС

Метод измерения электросопротивления карбонизованых остатков древесины

Уравнения, связывающие глубины обугливания древесины и удельное электросопротивление ее карбонизованных остатков с температурой и длительностью пиролиза:

ln (Н/τg) = 2,01 - 1730/T, где Т - температура пиролиза, К

ln [(10 – lgR)/lgR∙τg] = 4,16 - 6270/Т, где R –электросопротивление угля, ом.

Решение этой системы уравнений, дает формулы для расчета температуры и длительности горения по результатам определения электросопротивления угля и глубины обугливания в точке отбора пробы:

Т = 4540/{ln[Н ∙ lgR/(10 – lgR)] + 2,15}, K

τg = exp {1,38lnH + 0,38ln[lgR/(10 – lgR)] – 1,19}, мин.

Продолжительность индукционного периода рассчитывают после определения температуры по формуле:

τо = 77 – 0,086 ∙ Т, мин.

Общее время пиролиза составляет: τ = τg + τ0