Справочник Баратова. Состоит из нескольких слов, то употреблен прямой порядок слов, например Бензойная кислота

• Название: Состоит из нескольких слов, то употреблен прямой порядок слов, например Бензойная кислота
• Анкор: Справочник Баратова.doc
• Дата: 04.02.2017
• Размер: 9.59 Mb.
• Имя файла: Справочник Баратова.doc
• Тип: Статья; #2169
• страница: 5 из 162

17,5—18,1 17,8—18,7

17,2—18,0 17,5—18,5 22.4—23,6

17,2—17,9 17,5—18,6 22,6-23,5

51

образца и оценивают площадь горения. При распро­странении пламени до верхней метки зажигание считают законченным.

Оценивают изменение образца при горении, отмечая такие явления, как плавление и образование капель, обугливание, неустойчивое горение, тление. Измеряют продолжительность горения образца после зажигания и длину образца, по которой распространилось пламя. Результат испытания считают положительным, если достигнуты критерии, указанные в табл. 2.8.

Таблица 2.8. Критерии определения КИ



длина распространения
Форма образца

продолжи­тельность
Критерии горения Метод зажига­ния

горения, с пламени, мм

I, П, III, IV А 180 50 от верхнего торца образца

V Б 180 80 ниже верхней метки

Испытанный образец вынимают. Очищают камеру от твердых продуктов горения и охлаждают ее до 23 ± 2 °С.

При испытании следующего образца уменьшают концентрацию кислорода в газовой смеси, если достиг­нут хотя бы один из критериев горения, указанных в табл. 2.8; увеличивают концентрацию кислорода в газовой смеси, если ни один из критериев, указанных в табл. 2.8, не достигнут.

Проводят предварительные испытания с произволь­ным шагом изменения концентрации кислорода в газо­вой смеси и определяют такие два значения концентра­ции кислорода, различающиеся не более чем на 1 %, при одном из которых выполняется хотя бы один из крите­риев табл. 2.8, а при другом — ни один из указанных критериев не выполняется. Из этих значений выбирают второе в качестве начального для проведения серии основных испытаний.

Серию основных испытаний проводят с контролируе­мой величиной шага dизменения концентрации кисло­рода, чтобы найти такую концентрацию, при которой происходит изменение характера горения образца в со­ответствии с критерием табл. 2.8; зат^м дают статисти­ческую оценку этой концентрации по малому числу ис­пытаний, используя метод Диксона.

Начиная с концентрации кислорода в газовой смеси,

52

полученной в предварительных испытаниях, испыты­вают один образец. Результат испытания записывают как X, если удовлетворяется хотя бы один из критериев табл. 2.8, и как 0 — если не удовлетворяется. Получен­ное значение концентрации кислорода и результат ис­пытания являются первыми в серии испытаний Ntс контролируемым шагом. Используя шаг изменения концентрации кислорода d, равный не менее 0,2 % от общей газовой смеси (т. е. уменьшая на d, если резуль­тат предыдущего испытания был X, и увеличивая на d, если результат был 0), испытывают серию образцов до тех пор, пока не будет получен результат, отличаю­щийся от результата первого испытания основной се­рии. Полученные значения концентрации кислорода и результаты испытаний составляют серию Nl. Затем проводят еще пять испытаний, изменяя концентрацию кислорода на d. Последнее значение.концентрации в серии основных испытаний обозначается ка Cf, а все результаты и соответствующие значения концентрации серии основных испытаний записывают как Nt= Nl-\-5. Проверяют величину шага изменения концентрации кислорода d, Nt— серии в соответствии с условием

23/3
где a — оценка стандартного отклонения концентрации кислорода, рассчитываемая для последних шести ис­пытаний в Л/г-серии (включая Cf) по формуле

-xJ

где Vi— последовательные значения концентрации кислорода, полученные в последних шести испытаниях Wr-серии; n = 6.

Если условие неравенства (2.21) не выполняется и rfd> 1,5a, то повторяют испытания с уменьшенным значением dдо тех пор, пока не выполнится условие (2.21); при этом dне должно быть менее 0,2 %, если нет специальных требований к материалу.

Если условия неравенства (2.21) выполняются, то кислородный индекс рассчитывают по формуле

(2.23) 53

где К — фактор, выбираемый из табл. 2.9; d_F—окон­чательный шаг изменения концентрации кислорода, выбранный в соответствии с условиями (2.21).

Значение К и его математический знак зависят от результатов серии основных испытаний и" могут быть найдены из табл. 2.9 следующим образом:

если первый результат серии N_Lбыл равен 0, а пер­вый результат серии из пяти испытаний был X, то в гра­фе 1 табл. 2.9 находят строку, значения которой совпа­дают с результатами серии пяти испытаний. Значение К и его знак находят на пересечении данной строки и одной из граф 2—5, для которой число 0 в подзаголовке а соответствует числу 0 результатов в Л^-серии;

если первый результат серии N_Lбыл X, а первый ре­зультат серии из пяти испытаний был 0, то в графе б табл. 2.9 находят строку, значения которой совпадают с результатами серии пяти испытаний. Значение К

Таблица 2.9. Данные для обработки, результатов измерений КИ

	Значение	К, для которых первыми резуль-
Результаты	татами в серии N^ являются				Результаты
					последних
последних пяти		а			пяти испы-
испытаний, на-
					таний, начи-
чинающихся с X	0	00	000	0000	нающихся с 0
			5
	X	XX	XXX	ХХХХ
1	2	3	4	5	6
хоооо	-0,55	—0,55	—0,55	— 0,55	охххх
хооох	-1,25	— 1,25	-1,25	-1,25	0ХШ)
X00X0	0,37	0,38	0,38	0,38	оххох
хоохх	-0,17	—0,14	— 0,14	-0,14	OXJTOO
хохоо	0,02	0,04	0,04	0,04	ож>;а
ХОХОХ	-0,50	—0,46	— 0,45	— 0,45	охохо
ХОХХО	1,17	1,24	1,25	1,25	охоох
хоххх	0,61	0,73	0,76	0,76	0X000
ххооо	-0,30	—0,27	— 0,26	-0,26	ооххх
ххоох	-0,83	—0,76	—0,75	— 0,75	ооххо
ххохо	0,83	0,94	0,95	; 0,95	оохох
ххохх	0,30	0,46	0,50	0,50	00X00
хххоо	0,50	0,65	0,68	0,68	ооохх
хххох	— 0,04	0,19	0,24	0,25	000X0
ххххо	1,60	1,92	2,00	2,01	оооох
ххххх	0,89	1,33	1,47	1,50	00000

54

Таблица 2.10. Показатели точности измерения КИ

Приближенное значение на 95 \ доверительном уровне

Внутри лаборатории

Между лабо­раториями

Стандартное отклонение 0,2 0,5

Сходимость 0,5 —

Воспроизводимость — 1,4

находят на пересечении данной строки и одной из граф 2—5, для которой количество Xв подзаголовке б соответствует числу Xрезультатов в Л^-серии. Знак К в этом случае заменяется противоположным.

Данный метод определения КИ обеспечивает показа­тели точности, приведенные в табл. 2.10, для материа­лов, которые зажигаются без особых сложностей и спо­койно горят.

Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами. Метод определения опасности взаимного контакта веществ основан на механическом перемешивании ис­пытуемых образцов в заданной пропорции и оценке результатов испытания. Для экспериментов исполь­зуют:

электрический сушильный шкаф вместимостью 4 дм³ с регулятором температуры, позволяющим поддержи­вать постоянную температуру рабочей зоны от 40 до 200 °С;

двухзонную термопару малоинерционного типа ТХК с термоэлектродами диаметром 0,5 мм;

потенциометр типа КСП-4 с градуировкой ХКбв, диапазоном измерения температур от 0 до 200 °С.

Предварительные испытания веществ на способность взрываться и гореть при взаимодействии с другими веществами проводят путем контакта капли, кристалли­ка или небольшого количества порошкообразного ве­щества с таким же количеством другого вещества при комнатной температуре. Если при этом происходит энергичное взаимодействие (взрыв или самовоспла­менение) веществ, то такие вещества являются несов­местимыми. Если при контакте малых количеств ве­ществ не происходит активного взаимодействия, то в последующих испытаниях исследуют двухкомпонент-ные смеси испытуемых веществ в стехиометрическом соотношении общим объемом до 20 см³. Для этого каждый из компонентов смеси помещают в отдельный

55

тигель. Тигли с исследуемыми образцами устанавли­вают в термостат с заданной температурой испытания и выдерживают в течение 30 мин до выравнивания температур исследуемых веществ и термостата. В тигель (в котором будет производиться смешивание образцов) опускают один из рабочих концов термопары (другой рабочий конец измеряет температуру внутри термоста­та) и вливают (всыпают) вещество из другого тигля. Смесь перемешивают и по потенциометру наблюдают за показаниями термоэлектрического преобразователя в течение 1 ч.

Если температура смеси не повышается, то испытание прекращают. Для каждой смеси веществ проводят не менее трех испытаний при температурах 20±2, 50±2 и 100 + 2 °С. Если при температуре испытания вещество переходит в другое агрегатное состояние, то испытание следует прекратить. Если температура смеси в каждом испытании не повысилась более чем на 0,5 ^СС, то ве­щества считают совместимыми в отношении пожарной безопасности и допускается их совместное хранение. Если температура смеси хотя бы в одном испытании повысилась более чем на 0,5 °С, то для окончательного вывода о совместимости определяют условия самовоз­горания данных смесей.

Нормальная скорость распространения пламени. Для определения нормальной скорости распространения пламени создают газо- или паровоздушную смесь сте-хиометрического состава, зажигают ее и оценивают скорость перемещения фронта пламени. Схема установ­ки для определения нормальной скорости распростра­нения пламени показана на рис. 2.20.

Рис. 2.20. Установка для оп­ределения нормальной скоро­сти распространения пла­мени:

/ — реакционная камера; 2 — смотровое окно; 3 — электроды зажигания; 4 — датчик давле­ния; 5, 6, 8 — клапаны; 7 — ма­нометр; 9 — кинокамера; 10 — мешалка; 11 —пульт управле­ния; 12 — осциллограф; 13 — усилитель

Горючее

Окислитель

56

Вместимость сферической реакционной камеры со­ставляет 3—25 дм . Камера снабжена оптическим окном для наблюдения за процессом распространения пламе­ни, вентилятором или электронагревателем для кон­вективного перемешивания смеси. На камере через клапан установлен ртутный манометр. В качестве за­жигающего устройства используют электроды с искро­вым промежутком от 0,5 до 2,5 мм. Выделяемая в искре энергия должна быть не более 0,1 Дж. В установке используется датчик давления, который через усилитель соединен с осциллографом. Кроме того, установка со­держит: трубопроводы с клапанами для подачи в ка­меру исследуемого вещества и воздуха; пульт управ­ления, обеспечивающий синхронизацию момента зажи­гания смеси с началом регистрации процесса распрост­ранения пламени; хроматограф для анализа состава исследуемой смеси; вакуумный насос, обеспечивающий остаточное давление не более 1,0 кПа.

Перед проведением испытаний реакционную камеру проверяют на герметичность. Для приготовления газо­вой смеси требуемого состава реакционную камеру вакуумируют до остаточного давления 1,0 кПа. Затем поочередно в камеру подают компоненты смеси по парциальным давлениям. После приготовления смесь перемешивают в течение 5± 1 мин, используя для этого вентилятор. Затем вентилятор отключают и через 5±1 мин проводят зажигание горючей смеси зажи­гающим устройством, искровой промежуток которого расположен в центре камеры. Момент срабатывания зажигающего устройства и изменение давления в ка­мере от времени регистрируются осциллографом, а процесс распространения пламени — кинокамерой.

С целью определения максимального значения нор­мальной скорости для конкретного горючего вещества испытания проводят на различных составах смеси, близ­ких к стехиометрическому. Испытание смеси заданного состава повторяют не менее пяти раз.

Из экспериментальной записи изменения давления от времени pk(tk) выбирают не менее пяти значений, удовлетворяющих условию

(2.24)

где pi— начальное давление в камере, Па; используют также точку р,(0), соответствующую моменту сраба-

57

тывания зажигающего устройства; р„ — давление, со­ответствующее точке перегиба кривой изменения дав­ления взрыва от времени, Па. Расчетное значение изменения давления взрыва в камере получают ин­тегрированием дифференциального уравнения

S_u; (2.25)

dt ф'/т._[(_т.__?4)_я./_т,1)

в котором:

, tt'^/T"+[(y_t-l)/(V*-l)] (1-я"*-')-! _{(2 2б)}
G '

»Г1 »<»-)> Ъ»=* (2.27)"

V* Т»(Т«— 1) J V» —1

где K = p/pi— относительное давление; р — текущее расчетное давление в камере, Па; р, — начальное давление в камере, Па; t— время, с; а — радиус ка­меры, м; у_и, у_ь— соответственно показатели адиабат смеси и продуктов сгорания; n_u = tn_u/mj— относитель­ная масса смеси в камере; т_и— текущее значение массы смеси, кг; т, — начальное значение массы смеси, кг; ji_e = p_e/pi— относительное максимальное давление взрыва в камере; р_е— максимальное давление взрыва в камере при начальном давлении р,, Па; S_u— текущее значение нормальной скорости распространения пламе­ни, м -с'.

Радиус пламени г* рассчитывают по формуле (в м)

г»=(1—я„я-^1/т«)^1/3а. (2.28)

Зависимость нормальной скорости от давления и темпе­ратуры смеси принимают в виде

S_u = S_ul(p/_Piy (Т_и/Т>Г, (2.29)

где S_Ui— начальная скорость распространения пламе­ни при начальных давлении и температуре, м-с'; Т_и— текущее значение температуры смеси, К; Т, — начальная температура смеси в камере, К; к — бари­ческий показатель; m— температурный показатель. В приближении адиабатического сжатия смеси

S_u = S_u«n⁸, (2.30)

где г = т-{-п — т/у_и— термокинетический показатель.

Входящие в расчетные формулы параметры у_и, у_ь,

я_еопределяют термодинамическим расчетом. При не-