ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предельные условия горения из "Безопасность работы с жидким кислородом" За скорость горения материала принимали видимую скорость распространения пламени по поверхности образца. Эта величина в значительной мере определяет пожарную опасность материалов и требования к системам пожаротушения. [c.113] Для измерения скорости распространения пламени служила электрическая система (см. рис. 45), в которой пересчетное устройство 7 запускалось и останавливалось от импульсов, возникающих при перегорании в пламени двух тонких медных проволочек 4 диаметром 0,08 мм, закрепленных на поверхности образца в начале и конце контрольного отрезка длиной 5—8 см. В опытах использовали образцы диаметром 2—6 мм и длиной 10—13 см. [c.113] При проведении экспери-ментов рабочее давление в системе устанавливали либо подачей кислорода из баллона, либо медленным испарением жидкого кисло-10 Р, МП а рода в сосуде. В первом случае температура жидкого кислорода в момент эксперимента была раВ на 90 К, во втором — росла с повышением давления, соответствуя равновесной температуре испарения. Контроль температуры кислорода осуществляли тер мопарой. [c.114] Зависимости видимых скоростей горения неметаллических материалов vь от давления и температуры жидкого кислорода приведены на рис 46. Из рисунка видно, что ьь всех материалов растет с повышением давления почти по линейному закону. Кроме того, скорость горения возрастает с повышением температуры жидкого кислорода. [c.114] Характер зависимости скорости горения от давления сохраняется для всех исследованных диаметров образцов (рис. 47), однако углы наклона кривых уменьшаются с увеличением диаметра, поэтому кривые на графике располагаются расходящимся пучком. [c.114] Изучение физической картины горения материалов в жидком кислороде показало, что фронт пламени горящего образца находится в газовом пузыре. Отсюда следует предположить, что некоторые уже изученные закономерности горения материалов в газообразном кислороде [2, 3] будут наблюдаться и при горении в жидком кислороде. Подтверждением сказанного может служить одинаковая зависимость видимой скорости горения фторопласта-4 от давления в газообразном и жидком кислорде (рис. 48). Из рисунка видно, что скорость горения фторопласта-4 в жидком кислороде несколько больше, чем в газообразном. Эта особенность, по-видимому, связана с интенсификацией процессов массообмена, обусловленной кипением и испарением жидкого кислорода на границе жидкость — газовый пузырь, а также пульсацией пузыря. Кроме того, если при горении в газообразном кислороде диффузия кислорода в зону реакции, лимитирующая скорость горения, затрудняется продуктами реакции, то при горении в жидком кислороде большая часть газообразных продуктов реакции конденсируется при температуре жидкого кислорода, не участвуя во флегматизации процесса горения. [c.115] При давлении, близком к предельному, горящая поверхность образцов этих материалов имеет форму кратера (рис. 50,6). Образование кратерообразной формы поверхности горения фторопласта-4 и фторопласта-3 при давлении, близком к предельному, по-видимому, связано с небольшим тепловым эффектом сгорания этих материалов и значительными теплопоте-рями при горении в жидком кислороде. При переходе поверхности горения от конуса к кратеру площадь контакта зоны горения с окислителем уменьшается, что приводит к снижению теплопотерь из зоны реакции. Однако при этом более резко уменьшается скорость горения с понижением давления (см. рис. 49), что в свою очередь ведет к уменьшению тепловыделения из зоны горения. Поверхность горения принимает такую форму, при которой соотношение между тепловыделением и теплопотерями становится оптимальным. [c.116] Форма горящей поверхности других ненаполненных полимеров (оргстекла, поликарбоната и т. п.) при давлениях до атмосферного представляет собой конус. [c.116] Горение армированных пластиков и композиционных материалов (АГ-4В, АГ-4С, паронита и т. п.) происходит по наружной поверхности, а после сгорания образца остается остов из инертного наполнителя. [c.117] Из выражения (77) очевидно, что массовая скорость горения материала при постоянном сечении образца пропорциональна его видимой скорости горения. На рис. 51 представлены зависимости массовой скорости горения различных неметаллических материалов от давления для образцов сечением 4X4 мм. Из рисунка видно, что для материалов оргстекло, ДАК-12 и АГ-4В массовая скорость горения изменяется с давлением практически по линейному закону. [c.117] Кривые, выражающие зависимости массовой (рис. 51) и видимой (рис. 49) скоростей горения от давления для образцов фторопласта-3, имеют излом при одном и том же давлении кислорода 5,5 МПа. [c.117] При определении предельных давлений горения материалов (рпр) энергию источника считали достаточной, если после поджигания образец либо сгорал полностью (при давлениях выше предельного), либо часть образца вблизи источника выгорала на расстоянии 1—1,5 см. [c.118] При испытании неметаллических материалов использовали образцы цилиндрической и прямоугольной формы длиной 12 см. Диаметр цилиндрических образцов составлял 3—8 мм, толщину прямоугольных образцов изменяли в пределах 0,5—8 мм, а ширину 4—8 мм. [c.118] Специальными опытами было установлено, что принятая длина образца является достаточной — ее уве личение ни в одном из опытов не приводило к изменению рпр- Для поджигания образцов неметаллических материалов использовали источники такие же, как и при измерении скоростей горения (см. п. 5.2). Эксперименты проводили при открытой поверхности образца, при контакте образца с теплоотводящей поверхностью и в условиях ограниченного доступа кислорода к образцу. Для образцов, имеющих открытую поверхность, определяли влияние формы, размеров сечения и ориентации (направления горения) на р р. [c.118] Образцы металлов изготавливали цилиндрической формы диаметром 1,1—5 мм и длиной 5—6,5 см. В качестве источника зажигания металлов использовали фольгу технического титана толщиной 0,1 мм, которую в виде ленты шириной 5 мм наматывали на край образца. Поджигали фольгу спиралькой из стальной проволоки диаметром 0,5 мм, переплавляемой электрическим током. [c.119] Эксперименты проводили следующим образом. Образец с источником инициирования крепили на держателе. Держатель помещали в сосуд, заполненный жидким кислородом, и систему герметизировали. [c.119] Эксперименты показали, что величина рпр неметаллических материалов сильно зависит от ориентации образца, слабо зависит от толщины и практически не зависит от формы сечения образца. [c.121] На рис. 54 приведена полярная диаграмма, на которой представлены зависимости р р материалов от ориентации образца. Минимальное рпр наблюдается при горении снизу вверх (угол наклона к горизонтали —90°). С увеличением угла наклона величина рпр плавно возрастает и достигает максимального значения при горении сверху вниз. [c.121] На рис. 55 приведены результаты определения величины Рпр фторопласта-4 и стеклопластика АГ-4В в зависимости от толщины образца и условий его контакта с металлом и кислородом. Из рисунка видно, что зависимость рпр от толщины образцов, имеющих открытую поверхность, наблюдается только при толщинах менее 3 мм. Дальнейшее повышение толщины образца практически не влияет на рпр материала. [c.121] Вернуться к основной статье