Таблица 14

Таблица 14

 

Диаметр горелки di, м	Скорость выгорания , кг · м-2 · с-1	Режим горения (визуальное наблюдение)	, м4 · с-2	, кг · м-1 · с-1

 

4.17.3.2. Вычисляют среднеарифметическое значение () л для всех испытаний, в которых наблюдалось ламинарное горение.

 

Примечание. Обычно значения , в условиях ламинарного горения близки по значению или монотонно убывают с увеличением диаметра горелки. Для переходного режима горения характерно возрастание значений .

 

4.17.3.3. Результаты испытаний, относящиеся к переходному режиму горения, заносят в табл. 15 в виде функций, , , с точностью до четвертого знака после запятой.

Количество экспериментальных точек должно быть не менее трех, в противном случае проводят дополнительные эксперименты согласно 4.16.2.5-4.16.3.2 в горелках диаметром более 30 мм.

 

Таблица 15

 

№ п/п (i)

 

Вычисляют по столбцам табл. 15 и средние значения ,

где п - число экспериментальных точек, относящихся к переходному режиму горения.

4.17.3.4. Вычисляют параметры а и b по формулам:

 

(25)

 

(26)

 

4.17.3.5. Определяют кинематическую вязкость паров исследуемой жидкости (n) в м² · c^-1 по формуле

 

. (27)

 

Скорость выгорания вычисляют по формуле (24).

Относительная погрешность метода оценки по 4.17.3.1-4.17.3.5 - не более 30 %.

4.18. Метод экспериментального определения коэффициента дымообразования твердых веществ и материалов

4.18.1. Аппаратура

Установка для определения коэффициента дымообразования (черт. 18) включает в себя следующие элементы.

 

1 - камера сгорания; 2 - держатель образца; 3 - окно из кварцевого стекла;

4, 7 - клапаны продувки; 5 - приемник света; 6 - камера измерений;

8 - кварцевое стекло; 9 - источник света; 10 - предохранительная мембрана;

11 - вентилятор; 12 - направляющий козырек; 13 - запальная горелка;

14 - вкладыш; 15 - электронагревательная панель

 

Черт. 18

 

4.18.1.1. Камера сгорания вместимостью 3 · 10^-3 м³, выполненная из нержавеющей стали. Внутренняя поверхность камеры теплоизолирована асбосилитовыми плитами толщиной 20 мм и покрыта алюминиевой фольгой толщиной 0,2 мм. В камере сгорания установлены электронагревательная панель и держатель образца. Электронагревательную панель размерами (120´120) мм монтируют на верхней стенке камеры под углом 45° к горизонтали. Электроспираль панели изготавливается из проволоки марки Х20Н80-Н (ГОСТ 12766.1) диаметром 0,8-1,0 мм.

Держатель образца размерами 100´100´20 мм крепят на дверце камеры сгорания. В держателе установлен вкладыш из асбосилита размерами 92´92´20 мм, в центре которого имеется углубление для размещения лодочки с образцом (углубление во вкладыше должно быть таким, чтобы нагреваемая поверхность образца находилась на расстоянии 60 мм от электронагревательной панели).

Над держателем образца установлена запальная газовая горелка, представляющая собой трубку из нержавеющей стали внутренним диаметром 1,5-2,0 мм.

В камере сгорания имеются верхнее и нижнее отверстия сечением (30´160) мм, соединяющие ее с камерой измерений.

4.18.1.2. Камера измерений размерами 800´800´800 мм, изготовленная из нержавеющей стали, имеет в верхней стенке отверстия для возвратного клапана продувки, источника света и предохранительной мембраны. На боковой стенке камеры установлен вентилятор с частотой вращения 5 с^-1. На передней стенке камеры имеется дверца с уплотнением из мягкой резины по периметру. В днище камеры должны быть отверстия для приемника света и возвратного клапана продувки.

4.18.1.3. Фотометрическая система, состоящая из источника и приемника света. Источник света (гелий-неоновый лазер мощностью 2-5 мВт) крепят на верхней стенке камеры измерений, приемник света (фотодиод) расположен в днище камеры. Между источником света и камерой измерений устанавливают защитное кварцевое стекло, нагреваемое электроспиралью до температуры 120-140 °С.

Фотометрическая система должна обеспечивать измерение светового потока в рабочем диапазоне светопропускания от 2 до 90 % с погрешностью не более 10 %.

4.18.2. Подготовка образцов

4.18.2.1. Для испытаний готовят 10-15 образцов исследуемого материала размером 40´40 мм и фактической толщиной, но не более 10 мм (для образцов пенопластов допускается толщина до 15 мм). Лакокрасочные и пленочные покрытия испытывают нанесенными на ту же основу, которая принята в реальной конструкции. Если область применения лаков и красок неизвестна, то их испытывают нанесенными на алюминиевую фольгу толщиной 0,2 мм.

4.18.2.2. Подготовленные образцы перед испытаниями выдерживают при температуре (20±2) °С не менее 48 ч, затем взвешивают с погрешностью не более 0,01 г. Образцы должны характеризовать средние свойства исследуемого материала.

4.18.2.3. Проверку режимов работы установки проводят с помощью стандартного образца, описание которого приведено в приложении 9. При этом значения коэффициента дымообразования (D_m) должно быть в пределах:

режим тления (без инициирующего пламени) D_m = (360±20) м² · кг^-1;

режим горения (с инициирующим пламенем) D_m = (120±8) м² · кг^-1.

4.18.3. Проведение испытаний

4.18.3.1. Испытание образцов проводят в двух режимах: в режиме тления и в режиме горения с использованием газовой горелки (длина пламени горелки 10-15 мм).

4.18.3.2. Включают электропитание установки в таком режиме, чтобы плотность теплового потока, падающего на образец, составляла 35 кВт · м^-2. Контролируют плотность падающего теплового потока с помощью теплоприемника типа Гордона с погрешностью не более 8 %.

4.18.3.3. Включают источник и приемник света. Устанавливают начальное значение светопропускания, соответствующее верхнему пределу измерений регистрирующего прибора и принимаемому за 100 %.

4.18.3.4. Подготовленный образец помещают в лодочку из нержавеющей стали. Открывают дверцу камеры сгорания и без задержки устанавливают лодочку с образцом в держатель, после чего дверцу закрывают.

4.18.3.5. Испытание прекращают при достижении минимального значения светопропускания.

В случае, когда минимальное значение светопропускания выходит за пределы рабочего диапазона или находится вблизи его границ, допускается уменьшать длину пути луча света (расстояние между источником и приемником света) либо изменять размеры образца.

При испытаниях в режиме тления образцы не должны самовоспламеняться. В случае самовоспламенения образца последующие испытания проводят при уменьшенном на 5 кВт · м^-2 значении плотности теплового потока. Плотность теплового потока снижают до тех пор, пока не прекратится самовоспламенение образца во время испытания.

4.18.3.6. По окончании испытания лодочку с остатками образца вынимают из камеры сгорания. Установку вентилируют в течение 3-5 мин, но не менее, чем требуется для достижения исходного значения светопропускания в камере измерений.

 

Примечание. В случае, когда не достигается начальное значение светопропускания, защитные стекла фотометрической системы протирают тампоном из мягкой ткани, слегка смоченным этиловым спиртом.

 

4.18.3.7. В каждом режиме испытывают по пять образцов.

4.18.4. Оценка результатов

4.18.4.1. Коэффициент дымообразования (D_m) в м² · кг^-1 вычисляют по формуле

 

(28)

 

где V - вместимость камеры измерения, м³;

L - длина пути луча света в задымленной среде, м;

m - масса образца, кг;

T₀, T_min - соответственно значения начального и конечного светопропускания, %.

 

 

1 - стойка; 2 - электрическая радиационная панель; 3 - рамка держателя образца;

4 - вытяжной зонт; 5 - запальная горелка

 

Черт. 19

 

4.18.4.2. Для каждого режима испытаний определяют коэффициент дымообразования как среднеарифметическое по результатам пяти испытаний.

За коэффициент дымообразования исследуемого материала принимают большее значение коэффициента дымообразования, вычисленное для двух режимов испытания.

4.18.4.3. Сходимость и воспроизводимость метода при доверительной вероятности 95 % не должна превышать 15 %.

4.18.4.4. Условия и результаты испытаний регистрируют в протоколе, форма которого приведена в приложении 1.

4.18.5. Требования безопасности.

Установку для определения коэффициента дымообразования необходимо помещать в вытяжной шкаф. Рабочее место оператора должно удовлетворять требованиям электробезопасности по ГОСТ 12.1.019 и санитарно-гигиеническим требованиям по ГОСТ 12.1.005.

4.19. Метод экспериментального определения индекса распространения пламени

4.19.1. Аппаратура

Установка для определения индекса распространения пламени (черт. 19) включает в себя следующие элементы.

4.19.1.1. Электрическая радиационная панель, состоящая из керамической плиты, в пазы которой уложены спирали из проволоки марки Х20Н80-Н. Параметры спиралей (диаметр, шаг намотки, электрическое сопротивление) должны быть такими, чтобы при равномерном распределении спиралей по поверхности керамической плиты суммарная потребляемая мощность не превышала 8 кВт. Керамическая плита закреплена в теплоэлектроизолированном корпусе, имеющем отверстия для крепления к стойке прибора и колодку подключения электрического питания. Для увеличения мощности инфракрасного излучения и уменьшения влияния потоков воздуха перед керамической плитой установлена сетка из жаропрочной стали.

4.19.1.2. Держатель образца, состоящий из подставки и рамки. Рамку закрепляют на подставке так, чтобы плоскость образца материала, установленного в ней, была наклонена под углом 30° от вертикали в сторону радиационной панели. Держатель образца устанавливают так, чтобы расстояние от края образца, ограниченного рамкой, до сетки радиационной панели составляло 70 мм.

Боковая поверхность рамки имеет контрольные деления через каждые (30±1) мм, пронумерованные от нулевого до девятого.

4.19.1.3. Вытяжной зонт размерами 360´360´700 мм, установленный над держателем образца, служит для сбора и удаления продуктов горения.

4.19.1.4. Термоэлектрический преобразователь диаметром электродов 0,5 мм для замера температуры продуктов горения в центре сечения суженной части вытяжного зонта.

4.19.1.5. Запальная горелка, установленная перед радиационной панелью таким образом, чтобы расстояние от трубки горелки, находящейся напротив середины нулевого участка, до поверхности испытываемого образца составляло (8±1) мм, а оси пяти отверстий были ориентированы по нормали к поверхности образца. Для стабилизации запального пламени горелка имеет однослойный чехол из металлической сетки.

В положении “контроль” горелку выводят за край рамки.

4.19.1.6. Блок питания, состоящий из двух регуляторов напряжения с максимальным током нагрузки не менее 20 А и регулируемым выходным напряжением от 0 до 240 В.

4.19.1.7. Секундомер с погрешностью измерения не более 1 с.

4.19.2. Подготовка к испытаниям

4.19.2.1. Для испытаний готовят 5 образцов исследуемого материала длиной (320±2) мм, шириной (140±2) мм, фактической толщиной, но не более 20 мм. Отделочные и облицовочные материалы, а также лакокрасочные и пленочные покрытия испытывают нанесенными на ту же основу, которая принята в реальной конструкции.

4.19.2.2. Образцы кондиционируют в лабораторных условиях не менее 48 ч. Они должны характеризовать средние свойства исследуемого материала.

4.19.2.3. Регулируют расход газа через запальную газовую горелку таким образом, чтобы высота язычков пламени составляла (11±2) мм. После чего запальную горелку выключают и переводят в положение “контроль”.

4.19.2.4. Устанавливают перед радиационной панелью в рабочее положение держатель образца с закрепленной асбоцементной плитой, в первом контрольном отверстии которой находится датчик теплового потока.

4.19.2.5. Нагревают радиационную панель, обеспечивая плотность теплового потока в стационарном режиме для первой контрольной точки (32±3) кВт · м^-2. Плотность теплового потока контролируют датчиком типа Гордона с погрешностью не более ±8 %.

 

Примечание. Считают, что радиационная панель вышла на стационарный режим, если показания датчика теплового потока достигают заданной величины и остаются неизменными в течение 15 мин.

 

4.19.2.6. Перестановкой датчика в следующие контрольные отверстия асбоцементной плиты регистрируют профиль падающего теплового потока вдоль поверхности образца. Во второй и третьей точках он должен быть равен соответственно (20±3) и (12,0±1,5) кВт · м^-2

4.19.2.7. По окончании замеров уровней тепловых потоков датчик снимают и приступают к определению теплового коэффициента установки (b), характеризующего количество тепла, подводимого к поверхности образца в единицу времени и необходимого для повышения температуры дымовых газов на 1 °С. Для этого перед асбоцементной плитой устанавливают щелевую калибровочную газовую горелку. Переводят в рабочее положение и включают запальную газовую горелку, регистрируя через 15 мин горения температуру (t₀) в вытяжном зонте. Затем зажигают щелевую калибровочную горелку, регулируя подачу газа с расходом (0,030±0,001) л · с^-1. Через 10 мин горения регистрируют температуру (t₁) в вытяжном зонте.

Тепловой коэффициент установки (b) вычисляют по формуле

 

(29)

 

где q - удельная теплота сгорания газа, кДж · л^-1;

Q - расход газа запальной горелки, л · с^-1.

В качестве теплового коэффициента установки принимают среднеарифметическое результатов пяти калибровочных испытаний.

4.19.2.8. Проверку режимов работы установки проводят с помощью стандартного образца, описание которого приведено в приложении 10. Индекс распространения пламени стандартного образца должен быть 18,4±1,5.

4.19.3. Проведение испытаний

4.19.3.1. Перед проведением каждого испытания контролируют плотность теплового потока в первой контрольной точке по 4.19.2.3-4.19.2.5.

4.19.3.2. Подготовленный к испытаниям образец материала устанавливают в держатель и на поверхность образца наносят риски с шагом (30±1) мм.

 

Примечание. Материалы толщиной менее 10 мм испытывают с подложкой из асбоцементной плиты размерами 320´140´10 мм.

 

4.19.3.3. Зажигают запальную горелку и переводят ее в рабочее положение.

4.19.3.4. Заменяют держатель образца, используемый для контроля тепловых потоков, на держатель с исследуемым образцом за время не более 30 с.

4.19.3.5. Испытание длится до момента прекращения распространения пламени по поверхности образца. В процессе испытания определяют:

время от начала испытания до момента прохождения фронтом пламени нулевой отметки t₀, с;

время прохождения фронтом пламени i-го участка поверхности образца (i = 1, 2, ... 9) t_i, с;

расстояние l, на которое распространился фронт пламени, мм;

максимальную температуру дымовых газов t_max, °C;

время от начала испытания до достижения максимальной температуры t_mах, с.

4.19.4. Оценка результатов

4.19.4.1. Для каждого образца вычисляют индекс распространения пламени (I) по формуле

 

(30)

 

где 0,0115 - размерный коэффициент, Вт^-1;

0,2 - размерный коэффициент, с · мм^-1.

Среднеарифметическое значение индекса пяти испытанных образцов принимают за индекс распространения пламени исследуемого материала.

4.19.4.2. Сходимость и воспроизводимость метода при доверительной вероятности 95 % не должна превышать 25 %.

4.19.4.3. Условия и результаты испытаний регистрируют в протоколе, форма которого приведена в приложении 1.

4.19.5. Требования безопасности

Во время испытаний материалов и тарировки установки следует включать принудительную вентиляцию помещения, при этом скорость воздушного потока не должна быть более 0,35 м × с^-1. Рабочее место оператора должно удовлетворять требованиям электробезопасности по ГОСТ 12.1.019 и санитарно-гигиеническим требованиям по ГОСТ 12.1.005.

4.20. Метод экспериментального определения показателя токсичности продуктов горения полимерных материалов

4.20.1. Аппаратура

Установка для определения показателя токсичности (черт. 20) включает в себя следующие элементы.

4.20.1.1. Камера сгорания вместимостью 3 · 10^-3 м³, соединенная с экспозиционной камерой переходными рукавами, выполнена из листовой нержавеющей стали толщиной (2,0±0,1) мм. Внутренняя поверхность камеры сгорания изолирована асбоцементными плитами толщиной 20 мм. В камере установлен экранированный электронагревательный излучатель размерами 120´120 мм и держатель образца размерами 120´120´25 мм. Излучатель представляет собой нагревательную спираль, размещенную в трубках из кварцевого стекла и расположенную перед стальным полированным отражателем с водяным охлаждением. Он закреплен на верхней стенке камеры под углом 45° к горизонтали. Спираль излучателя сопротивлением (22,0±0,1) Ом изготовлена из проволоки марки Х20Н80-Н (ГОСТ 12766.1) диаметром (0,9±0,1) мм. Электропитание излучателя регулируют с помощью трансформатора и контролируют по показаниям вольтметра с погрешностью не более 0,5 В.

Держатель образца выполнен в виде металлической рамки, в которой закреплен асбоцементный поддон. Поддон имеет углубление для размещения вкладыша с образцом материала. Нагреваемая поверхность образца и поверхность электронагревательного излучателя параллельны, расстояние между ними равно 60 мм.

На боковой стенке камеры сгорания имеется окно из кварцевого стекла для наблюдения за образцом при испытаниях.

На выходе из камеры сгорания размещены заслонки верхнего и нижнего переходных рукавов. Длина верхнего рукава 250 мм, нижнего - 180 мм, проходные сечения рукавов соответственно 160´40 мм и 160´30 мм. Внутренняя поверхность верхнего переходного рукава также облицована асбоцементными плитами.

 

 

1 - камера сгорания; 2 - держатель образца; 3 - электронагревательный излучатель;

4 - заслонки; 5, 18 - переходные рукава; 6 - стационарная секция экспозиционной камеры; 7 - дверца предкамеры; 8 - подвижная секция экспозиционной камеры;

9, 15 - штуцеры; 10 - термометр; 11 - клетка для подопытных животных;

12 - предкамера; 13 - предохранительная мембрана; 14 - вентилятор; 16 - резиновая прокладка; 17 - клапан продувки

 

Черт. 20

 

4.20.1.2. Экспозиционная камера, состоящая из стационарной и подвижной секций. По периметру стационарной секции имеется паз для надувной резиновой прокладки с рабочим давлением не менее 6 МПа. В верхней части камеры находится четырехлопастной вентилятор перемешивания диаметром 150 мм с частотой вращения 5 с^-1. На боковой стенке установлен клапан продувки. На торцевой стенке подвижной секции закреплены предохранительная мембрана, предкамера, штуцеры для подключения газоанализаторов, термометр для измерения температуры в нижней части камеры. Перемещение подвижной секции позволяет изменять объем экспозиционной камеры от 0,1 до 0,2 м³.

4.20.1.3. Предкамера объемом 0,015 м³, оборудованная наружной и внутренней дверцами и смотровым окном.

4.20.1.4. Водоохлаждаемый датчик типа Гордона ФОА-013 и регистрирующий прибор типа А 565-001-06 с диапазоном измерений от 0 до 100 мВ для контроля плотности теплового потока. Погрешность измерения плотности теплового потока не должна быть более ±8 %.

4.20.1.5. Для непрерывного контроля состава газовоздушной среды в экспозиционной камере используют газоанализаторы оксида углерода (ГИАМ-5М с диапазоном измерений от 0 до 1 %, допустимой погрешностью ±2%), диоксида углерода (ГИАМ-5М с диапазоном измерений от 0 до 5 %, допустимой погрешностью ±2 %) и кислорода (МН 5130-1 с диапазоном измерений от 0 до 21 %, допустимой погрешностью ±2 %).

4.20.1.6. Термометр лабораторный любого типа с диапазоном измерений от 0 до 100 °С, с погрешностью не более 1 °С.

4.20.2. Подготовка к испытаниям

4.20.2.1. При наладке установки следует определить параметры напряжения на спирали электронагревательного излучателя, при которых обеспечиваются заданные уровни плотности теплового потока. Для измерения величины падающего теплового потока водоохлаждаемый датчик ФОА-013 закрепляют на центральном участке держателя образца. Измерения проводят при герметизированной экспозиционной камере и открытых заслонках переходных рукавов. По результатам измерений строят график зависимости плотности падающего теплового потока (Q) от напряжения на спирали электронагревательного излучателя.

4.20.2.2. По величине плотности теплового потока определяют значение температуры испытания (t_исп), соответствующее температуре нагреваемой поверхности контрольного (негорючего) образца из асбоцемента. Для определения t_исп используют данные, приведенные в табл. 16.